林桂娟，羅潔思

（廈門理工學院 機械與汽車工程學院，福建 廈門 361024）

叉裝車研制中培養(yǎng)卓越工程師的工程實踐能力

林桂娟，羅潔思

（廈門理工學院 機械與汽車工程學院，福建 廈門 361024）

提出基于企業(yè)攻關課題的卓越工程師培養(yǎng)體系，構建“雙導師制”帶教機制，實施卓越計劃.堅持問題具體化，目標定量化，在校企合作下產學研實踐課題中培養(yǎng)學生的工程應用能力，激發(fā)學生學習興趣，提高學生解決實際問題的能力.本文結合工程實踐案例-叉裝車的研發(fā)設計過程，剖析卓越工程師的實踐能力的培養(yǎng)過程.

卓越計劃；工程實踐能力；校企合作

1 引言

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經濟社會發(fā)展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務.

我校作為第二批卓越計劃的高校，注重卓越工程師的工程實踐能力的培養(yǎng)，構建符合我校校情的卓越計劃培養(yǎng)方案.“卓越計劃”中學生是對象，企業(yè)和高校則起主導作用.其中，企業(yè)實踐是尤其關鍵的環(huán)節(jié).重點研究以親產業(yè)課題為載體的“卓越計劃”導師制培養(yǎng)體系建設模式.親產業(yè)課題的立項遵循“行業(yè)指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則，其立論依據是通過校企的產學研合作聯合培養(yǎng)人才，其載體是企業(yè)導師、高校導師共建的以解決實際生產問題為目的的課題.

2 校企合作的工程實踐能力培養(yǎng)

根據卓越計劃的培養(yǎng)要求，在綜合考慮學生工程實踐能力的培養(yǎng)的目的，從需求從后往前的倒推方式，全面設計我校機械設計制造及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)方案.把學生的畢業(yè)要求作為培養(yǎng)方案的基點，全面圍繞卓越計劃的培養(yǎng)目標，精心設計每一門課程.從培養(yǎng)學生的角度則提高學生的實踐生產能力，通過攻關課題提升培養(yǎng)層次，推動學生從理論學習走向實際應用；從提升教師的角度以校企攻關課題的產學研合作為契機，提升高校指導教師的科研水平；從服務企業(yè)的角度為企業(yè)解決生產問題，提高企業(yè)的卓越計劃參與積極性.

2.1 雙導師帶教制

創(chuàng)立與行業(yè)企業(yè)聯合培養(yǎng)人才的新機制，企業(yè)由單純的用人單位變?yōu)槁摵吓囵B(yǎng)單位，高校和企業(yè)共同設計培養(yǎng)目標，制定培養(yǎng)方案，共同實施培養(yǎng)過程.重點研究圍繞攻關課題的雙導師帶教機制[1]，由學校配套具備工程背景的指導老師，同時從企業(yè)選拔實際經驗豐富，從事機制相關領域的優(yōu)秀工程師作為學生攻關課題的指導老師，力爭每5名學生配一名企業(yè)指導老師.

圖1 雙導師制帶教機制

搭建雙導師帶教機制的核心思想是在攻關課題的實施中實現“問題具體化、目標定量化、方法科學化、結果應用化”.企業(yè)導師重點完成問題挖掘、目標定量監(jiān)控，高校導師指導學生采用科學化的方法分析問題、解決問題，并最終實現研究結果的應用化.如圖1所示的雙導師帶教機制.

2.2 叉裝車的設計過程

叉裝車集機、電、液及信息技術為一體，具有高效、節(jié)能，越野性好，使用靈活、安全可靠，性價比高等優(yōu)點[2]，全面覆蓋了機械設計制造及其自動化專業(yè)知識，如圖2所示.可取代越野叉車、汽車吊、挖掘機用于石材礦山荒料場裝卸荒料的鏟運設備，換上鏟斗可作為石材礦區(qū)開山修路，鏟運礦區(qū)面層土方，現已在石材礦山廣泛使用.也可用于發(fā)生自然災害地區(qū)或戰(zhàn)爭時期清除道路路障和短途鏟運物資等重要用途，實現其“一機多用”的功能.如果學生能真正做到從設計計算到生產研制的全過程研發(fā)，卓越工程師的企業(yè)培養(yǎng)目標就已達成.叉裝車需綜合考慮設計要求、動力系統、機械系統、液壓系統等，所以叉裝車的設計可以分成幾大模塊化的設計，讓學生在每個模塊中掌握相應的教學內容，達到真正的學以致用.可見在叉裝車的設計研發(fā)過程幾乎用到了卓越工程師培養(yǎng)方案中的所有課程知識，更能很好的體現企業(yè)學習階段培養(yǎng)方案的全過程，貫穿于卓越工程師培養(yǎng)方案的始終.

圖2 某公司叉裝車

工作裝置

如圖3所示，工作裝置的優(yōu)化設計一直是企業(yè)需要攻關的重點難題.通過對機械結構工作裝置-反轉六連桿機構的設計，綜合考慮動力性和運動性的情況下，學生綜合運用所學的機械原理、機械設計、有限元分析、機械優(yōu)化設計方法、機電一體化設計等課程[2-4]，在機構設計時學生發(fā)現動力性和運動性是一對矛盾體，要取得較好的運動性，就勢必影響到動力性.因此工作裝置設計過程中，既要滿足動力性，又要兼顧到良好的運動性，同時還要考慮到機構參數對結構設計和制造工藝的影響，在此長彼消的優(yōu)化設計過程中，找到目標函數的最優(yōu)解.最后應用有限元進行相應應力應變的力學分析，進行工作裝置的各桿件的強度校核，工作裝置的設計包括機構的設計、強度校核、制作工藝等，所以整個設計過程中涵蓋了培養(yǎng)方案中大量的專業(yè)基礎課、專業(yè)課程及校內實習.這能讓學生掌握復雜機械機構的優(yōu)化設計理念，從而培養(yǎng)學生靈活應用所學的理論知識解決實際工程問題的能力，達到舉一反三的效果.液壓系統

如圖4所示液壓系統的設計中，如何保證在滿足動力性能的前提下降低消耗，是叉裝車的又一重大難題，能耗一直是工程車輛需要迫切解決的問題.液壓系統綜合了液壓控制、電器控制、電機及電力拖動、微機接口技術、電工技術、電子技術、電工電子技術試驗等課程[2]，讓學生在整個液壓系統的設計過程中，掌握了各種電磁閥、制動器、油路布置等知識，如何優(yōu)化布置油路，降低能耗等問題；并能統籌規(guī)劃設計各種油液控制系統，實現節(jié)能減排的最優(yōu)化設計.

圖3 WSM993T45工作裝置安裝總圖（左圖）及動臂應力應變分析圖（右圖）

圖4 液壓系統設計圖

智能系統

現代工程車輛都裝置車載信息系統或車聯網技術，如圖5所示學生自己設計的控制系統.通過遙控設備，結合視屏系統，利用wifi遙控構建數字化遠程控制系統，通過微機數據處理后，經WiFi無線網路控制叉裝車的工作裝置進行自動控制和手動，實現規(guī)定高度的范圍內自動起降物料，達到在超載情況下系統停止工作，確保設備使用的可靠性和安全性.

構建遠程信息平臺，在叉裝車上安裝GPS定位系統，GPS可以基于gprs/wifi,和其他interent網絡定位、并可以通過該網絡進行其他的信息的通信.基于wifi網絡進行對設備上的各個感應器測量數據信息收集和實時的監(jiān)控，便于檢測系統、故障報警.實現設備數據信息智能統計，使設備處于安全可控狀態(tài)；降低設備維護成本，提高效率.

在整個智能系統的設計過程中學生正好用到微機原理與接口技術、工程測試與信號處理、故障診斷與維修、網絡設計與制造扥等相關課程.

圖5 叉裝車智能控制系統

3 教學效果

企業(yè)導師根據實際生產重點完成問題挖掘、目標定量監(jiān)控，高校導師指導學生采用科學化的方法分析問題、解決問題，并最終實現研究結果的應用化.所選攻關課題以服務企業(yè)為導向，是真刀真槍的實際問題.如圖6所示學生在企業(yè)調試現場.比如，2014年7月與福建省威盛機械發(fā)展有限公司立項實施的《大噸位叉裝車的工作裝置的優(yōu)化設計》、《叉裝車液壓系統節(jié)能設計》、《叉裝車的智能控制系統》等，該類項目是解決企業(yè)產品的重要問題，也是迫切依托高校解決的問題[5-6].此外，創(chuàng)立與行業(yè)企業(yè)聯合培養(yǎng)人才的新機制，企業(yè)由單純的用人單位變?yōu)槁摵吓囵B(yǎng)單位，高校和企業(yè)共同設計培養(yǎng)目標，制定培養(yǎng)方案，共同實施培養(yǎng)過程.

結合實際、務實管用.堅持“課題就是問題”、“成果就是辦法”、“研究就要管用”的原則.所選課題以應用研究為主，學科專業(yè)知識是課題的基礎，課題是學科專業(yè)知識的延伸，所立的每一項課題都與本專業(yè)聯系十分緊密.再次，集思廣益、系統論證.企業(yè)和高校的雙導師共同研討攻關課題，擬采用固定選題和參考選題的方法，采用自下而上的方式由學生根據興趣和專長挑選課題，采取自上而下的方式由導師分配課題，把卓越工程師的要求和企業(yè)自身的需要緊密結合起來.

圖6 學生在企業(yè)現場進行產品的工裝調試圖

4 結論

本文結合具體的工程實際項目-叉裝車的研發(fā)設計計算，講述卓越工程師工程實踐能力的培養(yǎng)，區(qū)別傳統人才培養(yǎng)體系，整個培養(yǎng)方案中加大并突出了實踐教學和企業(yè)學習階段.結合企業(yè)攻關課題形成明確的教學內容，探討校企合作的產學研模式，企業(yè)導師和學校導師雙導師帶教下，卓越工程師的培養(yǎng)方案，在項目過程中進行課堂理論知識的延伸和升華，激發(fā)學生的學習熱情及積極主動性，在工程實踐項目中鍛煉學生的分析問題和解決問題的工程實踐能力，取得了良好的教學效果.

〔1〕以項目驅動的雙主體教育模式在本科生導師制中的實施[J].黑龍江高教研究,2013，31（7）:34-37.

〔2〕最新裝載機設計生產新工藝新技術與維護保養(yǎng)及質量檢驗標準實用手冊[M].中國機械工業(yè)出版社,2010.9.

〔3〕孫恒.機械原理[M].北京：高等教育出版社,2011.7.

〔4〕王聰興,司愛國.裝載機工作裝置運動狀態(tài)仿真系統設計 [J].工程機械,2012，43（5）:34-37.

〔5〕項目驅動產學結合的軟件工程系列課程構建探討[J].計算機工程與科學,2011，33（z1）:34-37.

〔6〕林桂娟.《機械優(yōu)化設計》課程的項目驅動式教學方法探討 [J].赤峰學院學報 （自然科學版）, 2014，20（z1）:256-257.

G712

A

1673-260X（2016）11-0221-03

2016-06-07

福建省教育科學“十二五”規(guī)劃2014年度重點課題(FJJKCGZ14-066)；廈門市教育科學“十二五”規(guī)劃2014年度立項重點課題(14003)