新一代信息技術在智能制造生產線教學實訓中的應用研究

姚立權 劉永剛

摘?要：為滿足智能制造產業(yè)轉型升級對技術人才的需要，開展新一代信息技術在智能制造生產線教學實訓中應用研究。對智能制造生產線教學實訓需求分析，明確新一代信息技術在智能制造生產線教學實訓中應用的要義。提出明確智能制造生產線教學實訓課程及教學內容定位、建設高水平專業(yè)化智能制造生產線教學實訓基地、采用的增值評價考核模式等應用路徑，促進智能制造生產線教學實訓的水平提升，為企業(yè)培養(yǎng)新一代信息技術人才。

關鍵詞：新一代信息技術；智能制造；生產線；教學實訓

Application?Research?of?New?Generation?Information?Technology

in?Intelligent?Manufacturing?Production?Line?Teaching?and?Training

Yao?Liquan1，2?Liu?Yonggang1，2

1.Liaoning?Open?University?LiaoningShenyang?110034；

2.Liaoning?Equipment?Manufacture?College?of?Vocational?and?Technical?LiaoningShenyang?110161

Abstract：In?order?to?meet?the?needs?of?technical?talents?for?the?transformation?and?upgrading?of?intelligent?manufacturing?industry，the?application?research?of?new?generation?information?technology?in?the?teaching?and?practice?of?intelligent?manufacturing?production?line?is?carried?out.This?paper?analyzes?the?demand?of?intelligent?manufacturing?production?line?teaching?and?training，and?clarifies?the?significance?of?the?application?of?new?generation?information?technology?in?intelligent?manufacturing?production?line?teaching?and?training.This?paper?puts?forward?some?application?paths，such?as?defining?the?teaching?and?training?course?of?intelligent?manufacturing?production?line?and?the?orientation?of?the?teaching?content，constructing?the?highlevel?specialized?intelligent?manufacturing?production?line?teaching?and?training?base，adopting?the?valueadded?evaluation?mode，etc.，to?promote?the?level?of?intelligent?manufacturing?production?line?teaching?and?training?for?enterprises?to?train?a?new?generation?of?information?technology?personnel.

Keywords：New?generation?of?information?technology；Intelligent?manufacturing；Production?line；Teaching?practice

1?概述

“中國制造2025”是面對信息技術和工業(yè)技術的革新浪潮國家發(fā)布的一項重大戰(zhàn)略。在中國三十多年來的工業(yè)化和城市化進程中，中國的制造業(yè)起到了很大的作用［1］。中國制造業(yè)目前最大的問題是“大而不強”，沒有“中國制造”這個強勁的推動力，中國的經濟轉型升級、新型工業(yè)化是無法完成的［2］。在政策的引導下，我國機械制造產業(yè)的人才輸出主體具有了充足的勞動力和特定的發(fā)展方向，清晰地劃分出了經濟發(fā)展中的人才缺口，對企業(yè)一線高級技術人員的培養(yǎng)也經歷了不少的波折［3］。目前高技能素質培訓基地建設相對滯后，與世界上正在迅速發(fā)展的智能制造產業(yè)相比較，已無法滿足我國高技能人才培養(yǎng)的需求。在機械制造業(yè)逐漸向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展浪潮的推動下，對員工的技術要求也越來越高［4］。為企業(yè)培養(yǎng)能夠與智能制造相匹配的新技術人才，除了要快速更新現(xiàn)有的培養(yǎng)方式之外，還要對原有的培訓基地進行改革，在此基礎上，有必要提出一種適合于企業(yè)發(fā)展模式的“數(shù)字化”發(fā)展道路?；诖?，本文將開展新一代信息技術在智能制造生產線教學實訓中應用研究。

2?智能制造生產線教學實訓需求分析

伴隨著我國制造業(yè)整體水平的持續(xù)提高，為了達到高質量、高效率的發(fā)展目標，很多企業(yè)都開始使用先進的管理體系和理念［5］。在這種發(fā)展趨勢下，企業(yè)中的技術人員的技能水平提升成了培訓的主要方向，也是智能制造生產線教學實訓的一個重要方向［6］。

在智能制造的大背景下，相對于企業(yè)如火如荼的發(fā)展，中等職業(yè)學校、高等職業(yè)學校的畢業(yè)生卻找不到合適的工作。造成這種情況的主要原因在于，從培訓系統(tǒng)的角度來看，實習基地的裝備條件存在著很大的問題，沒有跟上時代的步伐，也沒有對管理理念和管理制度進行更新。要想使智能制造生產線教學實訓的效果能夠充分匹配企業(yè)的用人所需，必須具備更完善的實訓資源，并將其與現(xiàn)代教育觀念和企業(yè)生產實際相結合，形成更具數(shù)字化的生產線實訓教學模式。

3?信息技術在智能制造生產線教學實訓中應用的要義

傳統(tǒng)制造生產線是將產品從原材料加工到制成品生產的全部過程放在一個封閉的系統(tǒng)中完成的，生產過程中缺乏對產品質量和安全的監(jiān)控，生產過程中的任何一點都有可能影響產品質量和安全。而智能制造生產線是一種先進的制造模式，其通過智能化生產設備、網絡化信息技術、集成制造系統(tǒng)（CIMS）等先進技術，對傳統(tǒng)制造方式進行革新，在工業(yè)制造過程中引入新一代信息技術，以實現(xiàn)產品全生命周期的管理［7］。

智能制造生產線涉及多個專業(yè)的知識和技能，其中不僅包含了傳統(tǒng)制造領域里的制造技術和信息化技術，還包括了網絡技術、工業(yè)軟件、人工智能、大數(shù)據(jù)等相關知識。新一代信息技術為職業(yè)院校教學實訓提供新的平臺，提供了更多的教學資源和更加便利的條件，提供了更加豐富的教學實訓手段，這樣，就徹底改變了高校教育的人才培養(yǎng)方式和教學方式，并讓學生能更早地接觸企業(yè)，對學生能力的提升產生積極作用［8］。隨著新一代信息技術的發(fā)展，智能制造生產線也從傳統(tǒng)的單臺機器逐漸向網絡化、智能化方向發(fā)展，但與此同時，對高校人才的培養(yǎng)、適應智能制造生產線的發(fā)展也提出了更高的要求?！靶乱淮畔⒓夹g在智能制造產線教學實訓中應用”項目以職業(yè)能力培養(yǎng)為目標，以項目驅動教學為核心，將傳統(tǒng)的實訓設備升級為智能化設備，將理論與實際操作有機地結合起來，有效地解決目前在智能制造生產線上缺乏實習設備這一難題。

4?新一代信息技術的應用路徑

4.1?明確智能制造生產線教學實訓課程及教學內容定位

“智能制造生產線生產實訓”是高等職業(yè)院?！爸悄苤圃臁睂I(yè)集群的一項重要教學內容，也是該專業(yè)集群的特色課程。該課程是一門綜合性生產性訓練課程，涵蓋了“機器人操作”“CNC加工與程序編制”“PLC電氣控制”“智能化生產裝備安裝”“畢業(yè)設計”等課程。

以“崗、課、賽、證相結合，全面育人”為目標，通過對本課程“智能化”的典型工作任務進行剖析，并與機械制造與自動化專業(yè)課程體系、《中國技能大賽智能化》競賽題目與評分標準、智能化專業(yè)“1+X”職業(yè)技能規(guī)范等相關內容進行比較，并將其與本專業(yè)的人才培養(yǎng)方案聯(lián)系起來，設計這門課程的教學大綱。為更好地制訂教學實訓計劃，可以從知識技能、能力素養(yǎng)、學習特性三個方面來分析學情。一些學生通過了技能比賽的集訓，他們已經擁有了一定的獨立探索和學習的能力，他們在智能制造生產線上進行了生產訓練，并且有很強的實踐欲望。但是，生產線的實戰(zhàn)意識和安全意識較弱，設備的標準化作業(yè)意識較差，團隊合作能力和吃苦耐勞的素質還需要進一步的培養(yǎng)。根據(jù)以上的教學內容和學情分析，提出了“知識、能力、素養(yǎng)、思政”四項教學目標。，具體內容如圖1所示。

根據(jù)圖1可知，學習目的：了解生產過程中出現(xiàn)的問題及排除的方法和程序；能力要求：具備在生產線上進行故障排除的能力；素質目標：使學生能熱愛自己的工作，也能熱愛自己的工作；思政教學目的：使學生樹立精益求精的工匠精神。

4.2?建設高水平專業(yè)化智能制造生產線教學實訓基地

為全面貫徹國家職業(yè)教育發(fā)展戰(zhàn)略，滿足“雙高建設”的需要，依托“校企聯(lián)合人才培養(yǎng)聯(lián)盟”“機電職教集團”“智能制造應用及培訓專業(yè)技術中心”等，組建“產學研用智能制造訓練基地”。以學校智能制造校企合作人才培養(yǎng)聯(lián)盟為基礎，將企業(yè)引進到學校，采用組合投資、校企聯(lián)建的模式。共同開展規(guī)劃建設工作。在智能制造生產線實訓基地的建設與運行中，要將新的行業(yè)發(fā)展技術、新的行業(yè)應用工藝、新的企業(yè)生產標準等因素與學校教育培養(yǎng)相結合，并將其提煉為知識點、技能點，并將其融入教材、教學內容之中。在“校企共建”的理念指引下，充分發(fā)揮地方資金、學校自籌資金、企業(yè)出資等優(yōu)勢，將智能制造生產線實訓基地建成一個集實踐教學、企業(yè)真實生產、技術研究開發(fā)、社會培訓為一體的高質量實訓基地，構建適合高職教育需要的開放共享的實習課程單元。從整體上提高職業(yè)培訓和服務當?shù)氐哪芰?，建設具有開放和共享的高質量的職業(yè)培訓基地。

根據(jù)所在地區(qū)、城市經濟、社會發(fā)展及高職教育的發(fā)展需求，圍繞“智能制造”產業(yè)鏈，建立“產、學、研、賽、訓、創(chuàng)、培”七個環(huán)節(jié)，與省級支柱行業(yè)對接，與全國高等職業(yè)教育培訓基地相匹配，打造高質量智能制造專業(yè)培訓基地。并根據(jù)當?shù)禺a業(yè)特點及本專業(yè)（群）的具體情況，進行整體規(guī)劃，逐步實施，使其成為一個支持本地工業(yè)發(fā)展、引導專業(yè)人才培養(yǎng)方式改革、有地方特色、高水準的產教融合培訓基地。

結合新一代信息技術，以智能制造訓練基地為載體，根據(jù)教師的專業(yè)領域，圍繞區(qū)域經濟發(fā)展的需要，與智能制造相關的企業(yè)進行對接，將學校和企業(yè)的科技創(chuàng)新人才聚集起來，成立一支由教師組成的科技創(chuàng)新隊伍，并進行科技創(chuàng)新活動，促進職業(yè)教育與區(qū)域產業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展。同時，也可以突破雙創(chuàng)人才成長的瓶頸，提升產教協(xié)同的深度和廣度。以小組形式，深入中小微企業(yè)，與企業(yè)技術人員共同專注于自主創(chuàng)新與研發(fā)，解決企業(yè)發(fā)展中的實際問題與產業(yè)前沿問題。

4.3?采用增值評價考核模式

對于智能制造生產線教學實訓效果的評價，不再只考慮學生成績的高低，而將整體的學習成果看作是多個要素共同作用的結果。綜合多種因素，對學生的學習結果進行評估。同時，與傳統(tǒng)的水平評估方法相比，這種方法更加重視將縱向和橫向的評估相結合，將優(yōu)、良、合格等定性評價與分值高低的定量評價相結合，從而指導在智能制造產業(yè)教學和訓練的過程中，開展師評、互評和自評等多元主體的評價。

在進行教學實訓時，可結合新一代信息技術，利用虛擬仿真平臺和智能制造流水線等網絡資源，使學生的理論知識、實際操作能力和專業(yè)技術水平得到提升，并進行縱向對比，削弱學生間的水平對比。著重考查學生在生產線中對加工能力、操作能力、產線聯(lián)調能力等方面的熟練度的改變，考查學生在學習過程中對各項編程、指令使用等能力的改變，以及對安全責任感等職業(yè)素質意識的改變。

根據(jù)圖2可知，指導學生在教學實訓之前，對自己在機床加工、機器人操作、生產線的聯(lián)調和排故等方面進行自我評價。實訓課程中有針對性地對薄弱環(huán)節(jié)進行指導，通過各種方式，如教師的指導、同學之間的互相幫助、網上的文件填寫等來提高學生的自我價值。在課堂結束之后，對其進行增值獎勵，并對其進行縱向比較，通過延長操作時間、進行額外輔導等方式，使學生有一種成功的成就感。

結語

基于新一代信息技術的研發(fā)與實踐，為智能制造提供了一條面向智能制造的新途徑，對于促進我國傳統(tǒng)制造業(yè)的轉型升級，加速新舊動能轉換，有著十分重要的作用。但是目前，我們的工業(yè)互聯(lián)網的基礎設施還不夠完善。工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺規(guī)模和性能不高，AI人工智能算法、算力等基礎支撐能力不足，新一代信息技術與制造領域的融合應用深度不夠等。針對這些問題，提出以下幾點建議：加快建設國家工業(yè)互聯(lián)網大數(shù)據(jù)中心；加快工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺建設和升級；加強人工智能、深度學習等技術在智能制造生產線中的應用研究；加強智能制造生產線教學實訓資源庫建設。以期為促進智能制造生產線教學實訓水平的提升提供借鑒和參考。

參考文獻：

［1］謝金濤.新時代數(shù)字化制造產教融合實訓基地探索與實踐——以天津工業(yè)職業(yè)學院新時代數(shù)字化制造產教融合實訓基地為例［J］.科技風，2023（18）：9496.

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［3］謝金濤，沈曉斌，劉旭.集成化智能制造產教融合實訓基地建設探索與實踐——以天津工業(yè)職業(yè)學院智能制造產教融合實訓基地為例［J］.天津職業(yè)院校聯(lián)合學報，2022，24（08）：1518+25.

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［5］隋秀梅，王姍珊，李國慶.高水平專業(yè)化智能制造產教融合實訓基地建設研究［J］.工業(yè)技術與職業(yè)教育，2022，20（02）：6164.

［6］傳賢貴.關于校企共建智能制造產教融合實訓基地的探索［J］.中國設備工程，2021（21）：1314.

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［8］陳浩齊.智能制造產教融合實訓基地建設實踐探究［J］.大學，2021（14）：2123.

項目基金：遼寧省教育廳2022年度基本科研重點攻關項目《基于數(shù)字孿生的智能制造教學試驗實訓平臺開發(fā)》（項目編號：LJKZZ20220162）；遼寧省2021年高等職業(yè)教育開放辦學合作項目《遼寧省智能制造裝備應用研究及培訓協(xié)同創(chuàng)新平臺》（項目編號：187）

作者簡介：姚立權（1977—?），男，黑龍江綏化人，碩士，教授，研究方向：智能制造、新一代信息技術、數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化；劉永剛（1983—?），男，山東壽光人，碩士，副教授，研究方向：數(shù)字孿生、虛擬仿真、職業(yè)教育、智能制造等。