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基于产教融合的高职校内生产性实训基地建设研究

字体:      发表日期:2019-12-02  文章来源:

基于产教融合的高职校内生产性实训基地

建设研究

陈永龙[1] 杨明轩 刘光清 杜子文

(南充职业技术学院,四川 南充 637131

摘要:通过剖析校企合作现状,合作层次不深,实训教学不能满足生产性实践技能培养的需要。对此,学院通过智能制造(含新能源汽车)生产性实训基地,建设智能制造单元、工业机器人、3D打印、新能源汽车项目,开展智能制造基础性实训、智能制造生产性实训、搭建柔性制造单元、智能制造虚拟仿真实训、打造(智能制造)名(大)师、打造智能制造技术研发平台、智能制造创客中心,从而促进教学与生产对接,化解产教融合矛盾。经过两年多的建设和实践,成绩斐然,表明校内生产性实训基地能深度推进产教融合,能培养智能制造技术技能型人才。

关键词:产教融合;高职;校内;生产性实训基地

中图分类号:G710 文献标志码:A 文章编号:1673-4270(2019)05-0001-04

随着国家大力实施“中国制造2025”的制造业强国梦,新一轮产业和科技革命已经展开。南充正大力实施以汽车汽配产业为首的“155”发展战略,以建设成渝第二城、全省经济副中心、川东北汽车零部件生产基地为目标。对此,南充职业技术学院依托国家和地方经济产业转型升级,面向智能制造发展方向,根据工业机器人技术、3D打印技术、新能源汽车应用所需岗位技能,结合现代职业教育发展要求,确定智能制造(含新能源汽车)生产性实训基地建设为产教融合的教改目标。

一、校企合作现状

(一)校企合作层次

虽然国家大力提倡、鼓励校企合作办学,共同育人,但缘于机制体制等因素,在校企合作中,依然存在学校热、企业冷的现象。合作形式以学校在企业建立实习基地,聘请企业(行业)专家、(高级)技师等为师傅,指导学生实训,效果良莠不齐,属浅层次合作;而较深层次的合作是校企建立横向联合,按岗位群训练学生的专业能力和职业素养,能培养适合企业需要的人才,实训效果不错;深层次合作以校企双方协同发展,或联合进行科研攻关,能将研究成果转化为产品、工艺流程等,以提高企业效益,并为课堂教学提供案例,使理论与实际应用相结合,实训效果好[1-2]

(二)校企合作存在的问题

学校为提高教学质量,会寻找与企业合作,而企业可能会提供实训基地、或接纳学生去顶岗实训等。但在市场经济条件下,学生(员工)稳定性差,大多数企业不原意花过多的费用培训;学校大多对企业生产工艺流程、设备等不甚了解、对研发新产品、改进和创新工艺等不足,难以适应企业的需要;地方政府大多在校企合作中没有充分发挥管理和协调职能,缺乏持续的财政和政策支持。因此,校企合作无论是学校,还是政府、企业(行业)等都存在问题,合作层次浅,无法达到应有的效果[2-3]

二、校内生产性实训基地建设

为加快发展现代职业教育,破解校企合作中存在的深层次问题,适应产业结构调整和经济发展方式转变,发挥企业和行业在职业教育中的独特作用,深入推进产教融合,培养创新型技术技能人才[4-5]。学院在201610月申报了四川省高等职业院校创新发展行动计划项目,建设校内智能制造(含新能源汽车)生产性实训基地,以面向机电、机制、数控、模具、汽车等专业转型升级和工业机器人专业等建设需要,培养智能制造技能型人才。

(一)智能制造单元

智能制造是智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,能在制造过程中进行分析、推理、判断、构思和决策等智能活动,通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分取代人类专家在制造过程中的脑力劳动,因此,智能制造具有复杂而庞大的体系[6]

智能制造单元是由加工设备和辅助设备进行模块组合,通过软件连接,实现多功能模块的集成化,满足数字工厂对设备自动化、管理信息化、人员高效化的要求,使制造自动化扩展到柔性化、智能化和高度集成化,具备多品种(少)批量产品的生产能力。

(二)智能制造技术培训

智能制造从单元的自动化、数字化到系统的集成化、智能化,均需要装备数字化和自动化软件之间的融合[3-4],因此,可开展对数控机床、在线检测单元、工业机器人等软硬件集成的技术培训。

1.数控机床及附件

可开展对数控车床、加工中心等参数设置、功能调试及优化等培训,并对气动门、动力夹具进行控制,实现数控系统与外部系统的互联互通,完成机内摄像头的安装、调试和防护,做好刀具安装及对刀等加工前的准备工作。

2.在线检测单元

可开展对加工中心在线测量系统(测头)的安装与调试培训,并对测头进行标定,训练对加工的零件进行在线测量,并将测量数据通过以太网上传,可根据检测数据判断零件的误差趋势和是否合格,并做相应的处理。

3.工业机器人

根据零件机械加工工艺要求,可开展对工业机器人夹具、气动部件等外部设备的安装与调试培训,并对工业机器人(含第七轴)与数控机床、立体仓库等设备动作的编程和调试训练。

4.智能制造控制系统

根据零件加工工艺要求,可开展基于PLC控制系统编程、安装和调试培训,从而训练对工业机器人从立体仓库取出待加工毛坯,同时读取RFID数据,送至数控机床,并在加工、在线测量后,由工业机器人送回立体仓库规定的仓位中,更新RFID数据,从而掌握实现智能制造单元中各设备安全、协调运行的工艺过程。

5.可视化系统

根据零件加工要求,训练学生通过MES系统调试机床状态、机器人状态、料库状态以及产品RFID信息等运行数据,从而在可视化系统上显示各单元状态的能力。

6.多品种零件混流生产

根据各种零件图纸规定的技术要求,训练学生编制各自零件的加工程序,通过MES系统下发生产任务单,使用和调试智能制造单元,完成切削加工。

智能制造由MES调用数控机床加工程序、工业机器人运行程序自动进行零件加工;可根据智能制造单元的运行情况和零件加工质量自行调整,实现两种以上零件混流、稳定和批量加工,并达到符合图纸质量要求的产品,从而实现多品种零件混流生产的目的。

7.职业素养

无论在实训,还是在生产加工过程中,都要训练学生严格遵守安全生产规范,做到操作规范、工具摆放整齐、资料归档完整、环境清洁等要求,从而培养职业素养,做到文明生产、安全生产,严防机床、机器人等运动造成人身伤害事故。

(三)工业机器人

工业机器人实训由六自由度关节机器人、工业机器人机械拆装工作站、工业机器人电气拆装工作站、工业机器人离线编程软件组成。

1.工业机器人机械拆装实训

工业机器人由机械本体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成,可实现高精度定位和编程控制运动的机电一体化设备。通过机械拆装实训,可开展对工业机器人机械结构、工业机器人高性能伺服驱动、高精度减速器等核心零部件的认知,掌握工业机器人机械设备维护、典型故障排除等技能,从而确保稳定运行,提高工业机器人使用寿命。还可学习对空间要求严格、自由度高的机电一体化产品的机械结构设计方法,了解复杂精密机电设备的装配工艺等技术。

2.工业机器人电气拆装实训

电气拆装是从电气构造、控制系统等了解工业机器人。可开展对工业机器人电气结构、控制系统及运功控制方式、电气与通讯连接等实训,从而掌握工业机器人电气设备维护、典型故障排除等技能。

(四)3D打印技术

设备有智能桌面机、桌面式三维扫描仪、工业级SLAPC机等。可开展对3D建模理论、3D设计、3D扫描、3D打印材料等3D打印技术基础性实训,从而可掌握3D打印基础、3D打印软件设计、3D扫描软件和设备的使用与操作技能。还可开展对3D打印技术理论、3D打印成型工艺与设备等研究。

(五)新能源汽车

新能源汽车项目建有新能源汽车整体构造认知区、新能源汽车动力电池及电机检测区、新能源汽车性能检测区和新能源汽车整车电路检修实训区。

可开展对整车、空调、电动机、动力电池及控制器的结构、原理与检测实训,测试电机绝缘电阻、测量电机定子耐压能力,对电机控制器测试、整车VCU测试,对BMS程序刷写、OBC程序刷写,对大、小三电及整车下线检测等实训项目。而新能源汽车整车及底盘试验验证、动力系统试验验证、电气试验等实训将在吉利四川商用车有限公司开展。

三、智能制造体系培训

(一)智能制造基础性实训

主要由六轴关节工业机器人及工装夹具系统、工业机器人机械、电气拆装工作站、触控一体机等设备组成。

可开展对工业机器人的认识,对示教器运动操作,点位示教,示教器程序编辑,基本参数设置,基本接线方法,机器人基本运动指令,机器人IO控制,常用轨迹运行编程与示教,平面圆形、三角形、五角星、矩形等描图任务编程与示教,写字、画画(离线编程)实训,机器人喷涂、焊接、码垛编程;工业机器人自动化生产线编程,机器人固定位置、平面位置、斜面位置搬运装配编程与示教。

可开展对工业机器人电机及调速、伺服电机控制电路的连接与控制程序编写,机器人情景式项目教学,机器人机械部分故障设置、故障诊断、故障排除,装调工、操调工技能考核,了解机器人电气工艺、电气部件结构形式,对电机精度测试和调整,掌握机器人拆卸及装配工艺、关键零部件及基本结构形式、装配精度测试和调试等。

(二)智能制造生产性实训

生产性实训是按“设备自动化+生产精益化+管理信息化+人工高效化”的理念构建,将数控加工机床、工业机器人、产品检测设备、数据信息采集设备等典型加工制造设备集成为智能制造单元的“硬件”系统,结合智能化控制技术、高效加工技术、工业物联网技术、RFID数字信息技术等“软件”系统进行综合运用,着重体现数字化设备互联互通、人机协同和零件柔性化设计、可追溯加工过程和MES等智能决策管理系统的应用技能。

可开展对工业机器人在加工中心和数控机床上下料训练,对工业机器人视觉分拣、打磨去毛刺、清洁和焊接等专门实训。

(三)搭建柔性制造单元

柔性制造单元融合了工业机器人、数控机床、PLC、传感器、触摸屏、电机驱动、气动驱动、智能仓储物流、智能检测等高性能制造设备,利用物联网、工业以太网实现信息互联,依托MES系统实现数据采集与可视化,接入云端借助数据服务,实现一体化联控等多功能先进控制系统和技术相集成,形成以“智能制造”为主,产品多样化、定制、(小)批量生产的目的,满足从产品原料出库到成品入库的全工艺过程。因此,不仅可进行产品加工,还可根据岗位能力要求,专门培养制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、生产过程控制等技术与管理能力,培养适应柔性制造技能岗位的技术技能型人才,让学生在校就体验先进、真实、开放、规范的生产环境和掌握先进的智能制造技术。

(四)智能制造虚拟仿真实训

按照智能制造基础性、生产性以及柔性制造实训实操标准,采用几何拓扑与位置拓扑相结合的算法,集3D建模、轨迹生成、模拟仿真、机器人控制指令生成于一体,能够在虚拟环境中模拟真实的工作环境,规划机器人运动路径,让机器人工作更简单。InteRobot利用成熟的CAD/CAM技术,结合工业机器人离线编程技术,形成机器人离线编程系统,提高机器人编程效率,提升智能制造系统的柔性,从而提高生产效率和产品质量。

(五)打造(智能制造)名(大)师

依托学院智能制造(含新能源汽车)生产性实训基地,联合重庆华中数控、吉利四川商用车等企业,整合优质教学资源,加强智能制造人才培训,从而大力弘扬工匠精神,突出培育职业精神,打造名(大)师。而名(大)师能培养既擅长制造企业管理又熟悉信息技术的复合型人才,培养能开展智能制造技术开发与改进、业务指导的专业技术人才,培养能突破智能制造关键技术,带动制造业智能转型的人才,组建智能制造技术应用优秀教学团队,破解教学、科研中的难点,成为南充及川东北智能制造领域的领头羊。

(六)打造智能制造技术研发平台

传统的制造过程由产品设计、规划与决策为主的工程层、由工艺设计或设备维护为主的技术层、由设备操作为主的技能层组成,然而,在智能制造过程中,各个层面将相互融合与集成,需要将数控机床、工业机器人、智能传感与控制装备、智能检测与装备、智能物流与仓储装备等,运用到数控加工技术、工业机器人技术、工业工程技术、物联网技术、云计算和MES等系统中,形成切削加工智能制造体系,因此,智能制造需要融合自动化技术、信息技术、机械制造技术、视觉技术等多学科的理论与知识。对此,需要搭建技术研发平台,才能掌握智能制造技术,才能参与企业在改进工艺流程,研发和试制新产品中开展技术创新、技术开发、技术服务,才能开展生产,对外加工产品,才能培养智能制造领域高素质复合型技能人才。

(七)打造智能制造创客中心

建设智能制造创客中心,引入创客教育理念,提升智能制造、工业机器人、3D打印、新能源汽车专业技能,陶冶职业素养,从而激发学生兴趣,积极参与智能制造、工业机器人等竞赛,并由点及面促进课堂教学改革,提高教学效果。

四、项目建设状况

智能制造(含新能源汽车)生产性实训基地建设项目于20171月由四川省教育厅批准立项,项目建设预算资金520.9万元,截止20194月,各项工作进展较为顺畅,建设任务完成量达100%,成绩斐然。

(一)项目建设进展

已经如期完成2000m2常规设备加工区域改造,新建成1200m2智能制造加工实训场地,完成设备采购760余万元,与4家企业、1所大学共建2个专业,校企共同完成11门课程讲义的编写,师资培养21人次,培训学生考证率达79%以上,基本完成目标任务。

近两年来,教师指导或参加国赛、省赛获奖共13项,学生获奖36人次,其中学生参加智能制造省级大赛获二等奖3项,获国赛三等奖1项。

(二)资金执行情况

项目预算资金520.9万元,实际投入资金763.5万元,其中省财政资金140万元,企业投入262.1万元,项目资金完成率100%

五、项目建设效应

智能制造(含新能源汽车)校内生产性实训基地能把专业设置与产业需求、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程无缝对接,使教学与生产相互支持,形成教中有产,产中有教,相互促进,一体化发展,利益共享,风险共担的局面;从而构建职业教育与生产劳动、社会实践相结合,深度推进产教融合,成为职业院校人才培养最佳模式。

校企合作长期以来都存在学校热、企业冷的情况,而建立校内生产性实训基地能破解校企合作存在的问题,也是深度推动产教融合的重要载体,不仅培养学生在掌握理论基础下开展动手操作,开展技术攻关与技术革新,而且还培养工匠精神和创新精神。因此,智能制造生产性实训基地能培养大量融技术理论与技能操作于一体的高素质复合型技能人才,是发展现代职业教育的主要途径之一。

参考文献

[1]  张国新.产教深度融合实训基地建设路径与机制的探索[J].

机械职业教育,2018,(4):37-39.

[2] 陈玉峰,池卫东,何林元.共建共享型生产性实训基地建设

的探索与实践[J].中国职业技术教育,2018,(20):12-16.

[3] 施皓,王云良.产教深度融合背景下智能工厂集成中心建设

研究[J].现代商贸工业,2018,(36):186-187.

[4] 闫军,吴志,强曹磊.校企共建汽车维修校内生产性实训基

地的探索与实践[J].中国高新区,2018,(4):51-52.

[5] 孙中柏.构建智能制造人才培养模式的改革与探索[J].中国

高新区,2018,(7):87.

[6] 刘伟.智能制造与经济社会发展[J].特区实践与理论,2014,(7):

93-96.

(责任编辑:孙建霞)

 



作者简介:陈永龙(1959—),男,四川广安人,南充职业技术学院院长,教授。

基金项目:本文系2018年南充职业技术学院重点课题“基于产教融合的高职校内生产性实训基地建设研究”(课题编号:

nzjgz1807)的部分研究成果。

 
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