何其文

【摘要】如何將先進(jìn)智能制造技術(shù)融入實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是當(dāng)前職業(yè)教育的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。對(duì)學(xué)校而言，“制造”的“產(chǎn)品”就是學(xué)生。文章通過分析制造類專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的現(xiàn)狀，闡述智慧實(shí)訓(xùn)基地的構(gòu)建思路，探討了如何將智能制造理念融入實(shí)踐教學(xué)體系的途徑，以期避免各院校在智能制造實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)過程中的種種問題。

【關(guān)鍵詞】智能制造；實(shí)訓(xùn)基地；實(shí)踐教學(xué)體系

隨著國家《中國制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略的提出，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)進(jìn)一步深度融合。職業(yè)院校的制造類專業(yè)建設(shè)，特別是作為人才培養(yǎng)物資基礎(chǔ)的專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，如何適應(yīng)產(chǎn)業(yè)形態(tài)的變化，是當(dāng)前職業(yè)教育改革的熱點(diǎn)方向之一。不少職業(yè)院校在這些方面做了大量探索性的工作，取得了一些成果，但同時(shí)也暴露出了一些問題。

一、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)存在的問題與挑戰(zhàn)

（一）盲目追求高大上

大家一聽“智能制造”，馬上就想到高端、先進(jìn)、昂貴。所以不少院校在上馬智能制造實(shí)訓(xùn)基地時(shí)，投入動(dòng)輒上千萬，機(jī)器人、視覺識(shí)別、AGV小車，一個(gè)都不能少。過高投入的直接后果，就是嚴(yán)重影響了其他基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)。

（二）盲目強(qiáng)調(diào)與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備對(duì)接

職教界普遍認(rèn)為學(xué)校的教學(xué)設(shè)備要與企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備對(duì)接。不少院校理解成學(xué)校的教學(xué)設(shè)備要和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備一樣。這樣勢(shì)必帶來兩個(gè)問題：一是企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備是為生產(chǎn)服務(wù)的，往往不利于教學(xué)，這樣的設(shè)備放在學(xué)校，老師們是很難利用這些設(shè)備組織教學(xué)的；二是產(chǎn)品的生產(chǎn)離不開區(qū)域產(chǎn)業(yè)的支撐，比如原材料、銷售市場(chǎng)等。學(xué)校引入生產(chǎn)設(shè)備后，很難像企業(yè)那樣組織生產(chǎn)，實(shí)際上是一種很大程度上的浪費(fèi)。

（三）重硬件輕軟件

智能制造之所以“智能”，很大程度上是硬件背后的軟件在支撐，但軟件看不見摸不著，所以很多學(xué)校在投入時(shí)更愿意在硬件投入上下功夫，軟件投入則能省就省?！拜p軟件”還有一層意思是對(duì)人員的培訓(xùn)不夠。當(dāng)前智能制造是熱點(diǎn)，以學(xué)校的條件很難吸引這方面的優(yōu)秀人才加入。同時(shí)由于智能制造正處于發(fā)展階段，對(duì)應(yīng)的師資培訓(xùn)資源也很有限，這樣就造成了設(shè)備的有效運(yùn)用存在問題。

（四）工業(yè)大數(shù)據(jù)無數(shù)據(jù)

智能制造離不開大數(shù)據(jù)的支撐，而學(xué)校往往很難開展工業(yè)化的大生產(chǎn)。沒有數(shù)據(jù)來源，也就談不上大數(shù)據(jù)了；沒有大數(shù)據(jù)，“智能”也就只是一個(gè)概念了。如何獲取足夠的工業(yè)大數(shù)據(jù)，也是智能制造實(shí)訓(xùn)基地面臨的挑戰(zhàn)之一。

（五）與原有實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)割裂

近十年來，各職業(yè)院校通國家示范、省示范、特色專業(yè)等建設(shè)項(xiàng)目，均已建立了比較完備的實(shí)訓(xùn)基地。新上馬的智能制造系統(tǒng)往往不能或根本沒考慮把原有的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)融入進(jìn)去。這樣既會(huì)造成資源浪費(fèi)，同時(shí)也不利于教學(xué)的開展。

二、智慧實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的構(gòu)想

（一）技術(shù)路線

充分利用原有實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)備，新增智能制造關(guān)鍵設(shè)備，利用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)等工業(yè)數(shù)據(jù)采集手段，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程及實(shí)訓(xùn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)。通過學(xué)習(xí)過程的大數(shù)據(jù)分析，建立智能化實(shí)踐教學(xué)體系。智慧實(shí)訓(xùn)基地總體結(jié)構(gòu)分為設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。

1.設(shè)備層：新增工業(yè)機(jī)器人、3D打印等智能制造關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)實(shí)訓(xùn)室；利用實(shí)訓(xùn)設(shè)備控制器原有通信接口，或在原有實(shí)訓(xùn)裝置上加裝嵌入式通信裝置。

2.網(wǎng)絡(luò)層：構(gòu)建設(shè)備層與后臺(tái)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)通訊，通道數(shù)據(jù)傳輸采用TCP/IP協(xié)議。

3.平臺(tái)層：搭建智慧實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，構(gòu)建長(zhǎng)連接推送框架，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)、后臺(tái)云服務(wù)和權(quán)限控制等基礎(chǔ)功能。

4.應(yīng)用層：搭建仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)流式大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，并對(duì)實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行展示等功能。

（二）功能分析

1.實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)過程大數(shù)據(jù)的收集與整理。智慧實(shí)訓(xùn)基地基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)搭建，后臺(tái)服務(wù)部署在云端。實(shí)訓(xùn)基地所有控制設(shè)備通過無線和有線網(wǎng)絡(luò)借助嵌入式通訊裝置采用長(zhǎng)連接的形式接入到后臺(tái)服務(wù)器中，經(jīng)初步分析后存入數(shù)據(jù)庫。學(xué)生使用實(shí)訓(xùn)設(shè)備時(shí)需先登錄智慧實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中選定對(duì)應(yīng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，設(shè)備綁定成功后，選擇實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生操作信息及設(shè)備運(yùn)行信息同步上傳到服務(wù)器。通過學(xué)生整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程的信息高度集成化和數(shù)據(jù)化，從而達(dá)到學(xué)生實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)過程的信息透明化。

2.通過對(duì)大數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)效果的智能判定。學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)，智慧實(shí)訓(xùn)平臺(tái)根據(jù)學(xué)生實(shí)際操作信息、設(shè)備運(yùn)行信息、學(xué)生提交的控制程序等信息，進(jìn)行智能判別。系統(tǒng)通過分析學(xué)生學(xué)習(xí)過程大數(shù)據(jù)，針對(duì)學(xué)生的問題進(jìn)行分析。教師的主要任務(wù)不再是組織教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生，而是通過分析學(xué)生操作過程中的大數(shù)據(jù)，提取教學(xué)過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，在課程教學(xué)中有針對(duì)性地重點(diǎn)講解。

3.通過智慧實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的運(yùn)用，建立學(xué)生實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)過程的“數(shù)字雙胞胎”。學(xué)生在學(xué)習(xí)課程時(shí)，需先在仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中完成相應(yīng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的訓(xùn)練。只有在仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)通過了相關(guān)測(cè)試，智慧實(shí)訓(xùn)平臺(tái)才允許到實(shí)際設(shè)備上進(jìn)行練習(xí)。這樣一方面可以有效利用實(shí)訓(xùn)設(shè)備，另一方面可以避免不規(guī)范操作帶來的安全問題。

4.實(shí)踐教學(xué)體系的智能化。智慧實(shí)訓(xùn)平臺(tái)結(jié)合學(xué)生完成的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、實(shí)訓(xùn)時(shí)長(zhǎng)、掌握情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，統(tǒng)計(jì)出每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)，全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)過、實(shí)際狀態(tài)以及至學(xué)習(xí)目標(biāo)狀態(tài)的可選路徑，從而給學(xué)生分配不同的學(xué)習(xí)任務(wù)。這樣每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)內(nèi)容都可能不同，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的個(gè)性化教學(xué)。

5.實(shí)訓(xùn)基地管理的智能化。智慧實(shí)訓(xùn)平臺(tái)有智慧實(shí)訓(xùn)基地的所有設(shè)備的運(yùn)行信息，從而為實(shí)訓(xùn)基地的智能化管理提供了基礎(chǔ)。學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況自行申請(qǐng)實(shí)訓(xùn)崗位，充分利用實(shí)訓(xùn)資源。

6.為教學(xué)工作診斷與改進(jìn)提供重要支撐。教學(xué)工作診斷與改進(jìn)離不開智慧校園建設(shè)及大數(shù)據(jù)分析，智慧實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)毫無疑問將成為基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的質(zhì)量保證體系的重要組成部分，將為教育教學(xué)改革提供重要支撐。

三、總結(jié)

本文通過分析制造類專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的現(xiàn)狀，提出了一種智慧實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的構(gòu)想。通過智慧實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)過程大數(shù)據(jù)的收集與整理；通過對(duì)大數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)效果的智能判定，實(shí)現(xiàn)智能制造與實(shí)訓(xùn)教學(xué)的融合。

【參考文獻(xiàn)】

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