山東煙臺(tái)大學(xué)（工程實(shí)訓(xùn)中心） 胡克強(qiáng)

1 前言

隨著相關(guān)的技術(shù)不斷迅猛發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了柔性制造新時(shí)代。柔性制造的最大特點(diǎn)是能夠根據(jù)客戶的需求快速調(diào)整生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的同時(shí)，滿足客戶的個(gè)性化要求，因此對(duì)于相關(guān)從業(yè)人員的綜合素質(zhì)要求極高，所以在高校中展開(kāi)柔性制造的相關(guān)實(shí)訓(xùn)，就成了現(xiàn)如今的剛需。本文將針對(duì)此項(xiàng)問(wèn)題展開(kāi)多維度的探討。

2 柔性制造實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)與應(yīng)用

2.1 柔性制造實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)

柔性制造的特點(diǎn)是能夠根據(jù)任務(wù)的不同，通過(guò)調(diào)節(jié)加工傳輸和控制系統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)小批量、自動(dòng)化的生產(chǎn)，因此這項(xiàng)技術(shù)的一大特點(diǎn)就是具有模塊化、綜合化和可快速調(diào)整化。這項(xiàng)實(shí)訓(xùn)課程需要相關(guān)的教職人員以及學(xué)生一起配合完成一個(gè)工業(yè)品從設(shè)計(jì)到出樣品的全流程，以整個(gè)生產(chǎn)流程的可調(diào)節(jié)性作為教學(xué)質(zhì)量好壞的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 柔性制造實(shí)訓(xùn)的應(yīng)用

柔性制造實(shí)訓(xùn)是由認(rèn)知性實(shí)訓(xùn)以及實(shí)操性實(shí)訓(xùn)兩部分構(gòu)成。在認(rèn)知性實(shí)訓(xùn)中，因?yàn)閷W(xué)生的個(gè)人能力與水平不足，所以一般都是通過(guò)老師來(lái)演講和教學(xué)，通過(guò)實(shí)踐性教學(xué)來(lái)進(jìn)行，一般會(huì)借助一些展板、圖片、課件等配合實(shí)踐訓(xùn)練。在認(rèn)知性實(shí)訓(xùn)中，操作過(guò)程的精準(zhǔn)度并不重要，老師們需要讓學(xué)生明白各項(xiàng)操作的具體流程與規(guī)范，將用柔性制造系統(tǒng)實(shí)際加工零件展示給學(xué)生們，這樣有利于學(xué)生們了解操作過(guò)程，產(chǎn)生較為直觀的認(rèn)識(shí)。因?yàn)樾枰獫M足教學(xué)需求，需要老師選擇一些具有典型性和易操作性的流程工序。其次是在實(shí)操性實(shí)訓(xùn)中，因?yàn)閿?shù)控加工技術(shù)是機(jī)械工程中非常重要的一項(xiàng)課程，在教學(xué)中也常常作為獨(dú)立的教學(xué)項(xiàng)目來(lái)展開(kāi)，所以在柔性制造系統(tǒng)的實(shí)操性實(shí)訓(xùn)中，不需要重復(fù)數(shù)控機(jī)床編程和操作實(shí)訓(xùn)，而只需要學(xué)生們能夠針對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行手動(dòng)的操作訓(xùn)練，以及加強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的編程練習(xí)。高校機(jī)械工程的柔性制造實(shí)訓(xùn)是需要較長(zhǎng)時(shí)間去調(diào)試和運(yùn)行的，所以必須要高校能夠安排好足夠的課時(shí)，滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)的主要需求。

3 在高校內(nèi)開(kāi)展柔性制造實(shí)訓(xùn)的必要條件和方法

首先從整體來(lái)說(shuō)，柔性制造這個(gè)概念是近些年來(lái)提出的一種新的機(jī)械加工和制造理念，對(duì)于如何理解和開(kāi)展此項(xiàng)教學(xué)，各大高校都在摸索。實(shí)訓(xùn)課程的設(shè)計(jì)各高校都有不同的區(qū)分和差異，要根據(jù)自身的特點(diǎn)來(lái)推行合理的教學(xué)方法，但總體不變的原則應(yīng)該有以下3 點(diǎn)。

3.1 打破原有的單一專業(yè)教育模式

現(xiàn)在自動(dòng)化加工系統(tǒng)中的控制和操作技術(shù)變得更加復(fù)雜，整個(gè)工業(yè)制造的環(huán)節(jié)當(dāng)中，會(huì)涉及各類專業(yè)的學(xué)科，需要不同專業(yè)人才通力配合來(lái)完成。而柔性制造本身就具有高可調(diào)節(jié)性、高綜合性的特點(diǎn)，因此針對(duì)學(xué)生的教育，就需要打破原先的以專業(yè)課程為中心各這專業(yè)單打獨(dú)斗單獨(dú)授課的教學(xué)方法，讓學(xué)生不僅僅了解自身所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，更要了解如何運(yùn)用自己的專業(yè)知識(shí)和其他領(lǐng)域知識(shí)對(duì)接，自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)在整條工業(yè)生產(chǎn)線當(dāng)中發(fā)揮著何種作用。首先讓學(xué)生對(duì)整條生產(chǎn)流程所需要經(jīng)歷的環(huán)節(jié)和相關(guān)的溝通技巧有一定的了解，最后通過(guò)讓學(xué)生學(xué)習(xí)綜合的全套工業(yè)生產(chǎn)流程相關(guān)信息來(lái)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，因此在開(kāi)展實(shí)訓(xùn)課程的時(shí)候，就需要讓不同專業(yè)的學(xué)生共同合作。以3～5 人的規(guī)模成立相關(guān)的實(shí)習(xí)小組。小組當(dāng)中成員最好是來(lái)自不同專業(yè)的學(xué)生，并且讓他們嘗試共同協(xié)作完成后面的實(shí)習(xí)課程，以幫助他們打通自己的思維壁壘，形成整體化的思考方式。

3.2 設(shè)計(jì)出模塊化的實(shí)訓(xùn)課程

學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)應(yīng)該由淺入深，由基礎(chǔ)到復(fù)雜，在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)，應(yīng)該遵循這個(gè)原則。而整個(gè)柔性化制造教學(xué)實(shí)訓(xùn)應(yīng)該分為兩個(gè)階段。第1 階段是以基礎(chǔ)教學(xué)為中心，這一階段讓學(xué)生接觸某一特定的單獨(dú)的模塊。例如如何完成一個(gè)工作站的組裝操作和排除故障、維修等，讓學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力及團(tuán)隊(duì)精神。

而第2 階段就是要讓學(xué)生實(shí)際操作，從設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)到三維模型，最終到零部件加工到成品的全階段全工業(yè)流程，本階段的重點(diǎn)培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生完成一次從設(shè)計(jì)到實(shí)物模型的全流程。培養(yǎng)學(xué)生的思考能力，審美及想象力。同時(shí)在各個(gè)過(guò)程當(dāng)中，讓學(xué)生組成不同的工作小組。自由組合和分配相關(guān)工作，并相互配合來(lái)完成整個(gè)流程，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，尤其是溝通能力以及協(xié)調(diào)能力。

3.3 充分利用校企聯(lián)合資源

高效的機(jī)械工程，專業(yè)的特點(diǎn)就是貼近工業(yè)生產(chǎn)本身，因此要培養(yǎng)出學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，除了通過(guò)學(xué)校本身的資源以外，還可以通過(guò)校外各種企業(yè)的資源來(lái)實(shí)現(xiàn)。可以組織學(xué)生參觀相關(guān)以及擁有柔性制造能力的企業(yè)，通過(guò)實(shí)際感受和體會(huì)，對(duì)柔性制造相關(guān)理念和實(shí)際操作方法有更深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)通過(guò)對(duì)實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)的參觀，讓學(xué)生體會(huì)到一些原先無(wú)法感受到的內(nèi)容，在大規(guī)模定制化生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)遇到各種技術(shù)要點(diǎn)和處理方法，這能夠幫助學(xué)生更好地適應(yīng)未來(lái)的工作崗位，了解企業(yè)對(duì)相關(guān)人才的需求。在處理各種技術(shù)問(wèn)題時(shí)，能夠更加具有合理性和及時(shí)性，提升學(xué)生的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

3.4 教學(xué)方案的設(shè)置

機(jī)械工程包含多個(gè)專業(yè)，而如果每一個(gè)專業(yè)都用同一個(gè)教學(xué)方案的話則無(wú)法滿足教學(xué)需求，所以需要學(xué)校教務(wù)部門能夠根據(jù)教學(xué)要求和學(xué)科特點(diǎn)來(lái)設(shè)置教學(xué)方案，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最大化。一般來(lái)說(shuō)，目前比較流行的柔性制造實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方案是將新教學(xué)過(guò)程分為兩種。第一種是認(rèn)知型教學(xué)方案，也就是針對(duì)一些專業(yè)性不強(qiáng)的非機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，所以在其教學(xué)安排上只需要設(shè)計(jì)一些專業(yè)性不強(qiáng)的內(nèi)容即可。第二種是綜合性教學(xué)方案，這就是專門針對(duì)機(jī)械工程的學(xué)生所設(shè)置的教學(xué)內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)，其內(nèi)容包括電子信息工程、材料成型及控制工程、工業(yè)機(jī)器人等一系列與機(jī)械相關(guān)的學(xué)科內(nèi)容。

4 建設(shè)智能制造柔性生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)室

為了使機(jī)械工程學(xué)生能夠貼合實(shí)際的發(fā)展需要，各學(xué)校應(yīng)以“統(tǒng)籌規(guī)劃、強(qiáng)化特色、培育優(yōu)勢(shì)”為原則，在基本教學(xué)體系的基礎(chǔ)上與智能技術(shù)相結(jié)合，建設(shè)好智能制造柔性生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)室。

4.1 智能制造柔性生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)室的概念

智能制造柔性生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)室需要包含過(guò)程控制、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)儀表、系統(tǒng)辨識(shí)、故障診斷、工業(yè)機(jī)器人綜合訓(xùn)練、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制、分揀訓(xùn)練系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、立體倉(cāng)庫(kù)等一系列的子系統(tǒng)，是為了機(jī)械制造工程專業(yè)的學(xué)生能夠有效訓(xùn)練，做好日常的培訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的專業(yè)基地。另外，該基地還能夠面向校內(nèi)校外的科研項(xiàng)目開(kāi)放，老師們可以在智能制造柔性生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)室開(kāi)展科研活動(dòng)和科學(xué)研究，為高?？萍紕?chuàng)新提供新場(chǎng)所，甚至可以與高校合作企業(yè)合作開(kāi)展科研項(xiàng)目?？傊悄苤圃烊嵝陨a(chǎn)線實(shí)訓(xùn)室的作用是巨大的，其所包含的性能也非常強(qiáng)大，完全可以滿足大學(xué)生日常學(xué)習(xí)和實(shí)踐需求，是一種能力綜合、設(shè)備先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理的綜合性的實(shí)踐教學(xué)基地。

4.2 智能制造柔性生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)要求

要想建設(shè)好智能制造柔性生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)室，首先要依照教學(xué)原則，以加強(qiáng)教學(xué)任務(wù)內(nèi)容、加強(qiáng)教學(xué)資源、加強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量考核三大原則來(lái)進(jìn)行建設(shè)過(guò)程。并且需要在一定的管理體系下做好管理工作，面對(duì)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)與科研設(shè)施，要制定嚴(yán)格的檢查與維護(hù)制度；其次是在各項(xiàng)課程中的教學(xué)互動(dòng)與教學(xué)體系建設(shè)。本文針對(duì)機(jī)械工程來(lái)說(shuō)，在機(jī)械工程中，比如過(guò)程控制、電氣控制、工業(yè)機(jī)器人控制、變頻器應(yīng)用等一系列主要課程的主要實(shí)訓(xùn)都需要在智能制造柔性實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行，所以必須要加強(qiáng)基礎(chǔ)的建設(shè)。

4.3 系統(tǒng)介紹

智能制造柔性生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基地是需要有非常先進(jìn)的制造裝備和控制系統(tǒng)組成的，并且因?yàn)槟壳坝?jì)算機(jī)信息化技術(shù)的大力推進(jìn)與優(yōu)化，在智能制造柔性生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基地中還需要加入信息化管理系統(tǒng)，要做到制造設(shè)備、過(guò)程控制、軟件與物聯(lián)網(wǎng)等方面完美結(jié)合，使機(jī)械工程的教學(xué)任務(wù)能夠高效完成。在系統(tǒng)功能的設(shè)置上，需要保證智能制造柔性生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基地具有PLC 控制、機(jī)器人控制、設(shè)備控制、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)分布式控制、監(jiān)控系統(tǒng)控制等功能，做到全過(guò)程的自動(dòng)化和智能化。

4.3 可實(shí)現(xiàn)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)上，在智能制造柔性生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基地需要實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)原理試驗(yàn)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)試驗(yàn)、電機(jī)與電氣原理試驗(yàn)、電工電子技術(shù)試驗(yàn)、PLC 初始試驗(yàn)、機(jī)器人及機(jī)器人示數(shù)器試驗(yàn)、機(jī)器人編程軟件試驗(yàn)、射頻識(shí)別技術(shù)試驗(yàn)、智能視覺(jué)系統(tǒng)試驗(yàn)、機(jī)器人維護(hù)維修試驗(yàn)、機(jī)床維護(hù)維修試驗(yàn)等。而在應(yīng)用項(xiàng)目試驗(yàn)上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人平臺(tái)硬件的安裝與調(diào)試、示數(shù)器項(xiàng)目、機(jī)器人應(yīng)用項(xiàng)目、電氣安裝與調(diào)試項(xiàng)目、光電光纖檢測(cè)傳感器項(xiàng)目等，本文不一一列舉?？梢源_定的是，在利用智能化技術(shù)建設(shè)柔性生產(chǎn)制造實(shí)訓(xùn)室之后，無(wú)論是教學(xué)效果還是教學(xué)效率都會(huì)有非常大的改善，這也是目前柔性生產(chǎn)制造實(shí)驗(yàn)室的重要發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)未來(lái)全球化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，高新制造實(shí)訓(xùn)目的是為能夠讓高校的學(xué)生在未來(lái)的國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中占有先機(jī)，所以此項(xiàng)課程的開(kāi)展還需要進(jìn)一步探討和摸索，根據(jù)相關(guān)技術(shù)的變化和發(fā)展趨勢(shì)，不斷調(diào)整具體的授課內(nèi)容和授課方法，適應(yīng)相關(guān)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的要求，為學(xué)生走上工作崗位之后更好地適應(yīng)崗位需求提供助力。