□周 虹

目前，國內(nèi)高職院校開設(shè)的智能制造相關(guān)專業(yè)，課程體系中很少涉及工業(yè)APP類的課程。相較于國際，我國工業(yè)APP無論是理論研究還是實踐操作，已處于提出和發(fā)展較晚的境地。如何在高校智能制造類專業(yè)中開設(shè)工業(yè)APP類課程，抓住啟動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場的“金鑰匙”，由此打開“人工智能先進制造”入口，緊跟國際形式，成為當(dāng)前亟需解決的問題。

一、工業(yè)APP國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

(一)國內(nèi)研究狀況。2017年12月，中國工業(yè)APP聯(lián)盟揭牌。發(fā)起單位包括阿里云、樹根互聯(lián)等IT企業(yè)以及船舶、航空、電子、核工業(yè)等領(lǐng)域的軍工巨頭，充分說明具有最強研制實力的中國制造企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到工業(yè)APP的重要性。2018年5月，中國第一屆工業(yè)App創(chuàng)新應(yīng)用大賽在天津舉行，對于推動工業(yè)APP培育，具有重要的促進作用。2018年4月25日，“工業(yè)互聯(lián)智造未來——2018工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高峰論壇·湖南站”在長沙舉行。此次論壇是在國家大力推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)、支撐智能制造戰(zhàn)略落地的大背景下進行的。會議明確提出，以工業(yè)APP為實現(xiàn)價值的互聯(lián)網(wǎng)平臺是智能制造支撐的重點所在。

(二)國外研究狀況。2016年，德國人Kulvatunyou在其論文中首先提出工業(yè)APP應(yīng)該成為智能制造的組成部分(Smart Manufacturing-enabling composable apps)[1]。隨后，美國人Dinar將工業(yè)APP在智能制造體系中的地位提升到新的高度：工業(yè)APP是將推動智能制造發(fā)生新的革命。從2016年開始，美國開始提出融入工業(yè)APP后的智能制造新框架。Lawson拿到了工業(yè)APP商店的專利，Barkley提出了工業(yè)APP數(shù)據(jù)驅(qū)動的新模型-流式機器數(shù)據(jù)，Volkmann提出了全新的智能制造體系，并將工業(yè)APP的用途劃分為設(shè)計輔助、制造輔助、物流輔助和銷售輔助4個模塊。

二、工業(yè)APP高職課程對策研究

(一)適合高職學(xué)生學(xué)習(xí)的工業(yè)APP知識體系研究。按照建構(gòu)主義課程開發(fā)思想，挖掘出目前較為流行的工業(yè)APP開發(fā)平臺，如美國GE的Predix、德國西門子公司的MindSphere、中國航天科工的INDICS、三一重工的樹根、以及阿里云的supET APP背后的知識和技術(shù)體系，為工業(yè)APP課程內(nèi)容開發(fā)做準(zhǔn)備。工業(yè)APP是工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)云平臺、移動APP三大技術(shù)的綜合運用。工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的類型和接口、工業(yè)云平臺應(yīng)用將主要涵蓋數(shù)據(jù)接口與轉(zhuǎn)換技術(shù)以及基于大數(shù)據(jù)的人工智能工具應(yīng)用。移動APP應(yīng)用開發(fā)作為展示層，重點要掌握基本的程序邏輯設(shè)計和數(shù)據(jù)可視化設(shè)計技術(shù)。在此架構(gòu)體系下，按照夠用、實用的高職教學(xué)理念進行知識過濾，得到適合高職學(xué)生學(xué)習(xí)的工業(yè)APP開發(fā)知識體系。

(二)《工業(yè)APP應(yīng)用與開發(fā)》課程在智能制造類專業(yè)人才培養(yǎng)中的定位與課程內(nèi)容重構(gòu)。得到知識和技術(shù)體系架構(gòu)后，將進行課程定位和內(nèi)容重構(gòu)?！豆I(yè)APP應(yīng)用與開發(fā)》課程是一門典型的包含網(wǎng)絡(luò)、軟件和數(shù)據(jù)的綜合課程。目前智能制造類專業(yè)包括機電一體化技術(shù)、智能控制技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、工業(yè)自動化技術(shù)等專業(yè)。與工業(yè)APP相關(guān)的課程主要有PLC控制技術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)、C語言程序設(shè)計、工業(yè)視覺應(yīng)用技術(shù)等課程。通過分析橫向和縱向相關(guān)課程，得到《工業(yè)APP應(yīng)用與開發(fā)》課程在專業(yè)人才培養(yǎng)體系中的準(zhǔn)確定位，并由此進行內(nèi)容重構(gòu)，得到更科學(xué)、合理的融合工業(yè)APP的智能制造類專業(yè)課程架構(gòu)。

(三)《工業(yè)APP應(yīng)用與開發(fā)》課程的實訓(xùn)平臺搭建。在實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，課題組經(jīng)過一年多的探索，已初步建成簡易工業(yè)云平臺。第四項研究任務(wù)便是在此基礎(chǔ)上繼續(xù)開展平臺建設(shè)，以保證3個班級能同時在線使用，滿足課程實訓(xùn)教學(xué)需求。圖1圖2為自主開發(fā)工業(yè)云平臺首頁截圖和二維碼圖片。

(四)《工業(yè)APP應(yīng)用與開發(fā)》課程學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建。以研究得出的課程體系和課程標(biāo)準(zhǔn)作理論依據(jù)、以自主開發(fā)的工業(yè)云平臺作實訓(xùn)保障、以工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的班級為試點進行具體的教學(xué)實施。在實施過程中將根據(jù)教學(xué)效果隨時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法，得到最優(yōu)的課程學(xué)習(xí)模型。

圖2 自主開發(fā)簡易工業(yè)云平臺首頁二維碼

三、實現(xiàn)方法及創(chuàng)新點

經(jīng)過在學(xué)校工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)進行教學(xué)試點，根據(jù)實踐情況和學(xué)習(xí)效果分析，不斷對學(xué)習(xí)模型進行修正改進，以探究本學(xué)習(xí)模型的有效性。

(一)技術(shù)創(chuàng)新。課程實訓(xùn)教學(xué)的工業(yè)云平臺，雖然有5大商業(yè)化工業(yè)云平臺，但收費很高，不可能直接用于教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，自主架設(shè)了簡易云平臺。以Python為開發(fā)語言，在Django軟件架構(gòu)和騰訊云平臺上搭建簡易工業(yè)云服務(wù)器；利用ModbusTcp-python工具，搭建工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；利用Google開源人工智能工具sklearn搭建工業(yè)大數(shù)據(jù)分析模塊；利用APP Inventor在線APP開發(fā)平臺，把云平臺與手機聯(lián)系起來，實現(xiàn)真正意義上的使用手機進行工業(yè)現(xiàn)場的查詢與控制。

(二)研究方法和應(yīng)用創(chuàng)新。利用泛雅、學(xué)習(xí)通和自建的工業(yè)云等多個網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺深度學(xué)習(xí)。在校內(nèi)工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)開設(shè)《工業(yè)APP應(yīng)用與開發(fā)》課程的實施來驗證課程學(xué)習(xí)模型的有效性和科學(xué)性。并根據(jù)教學(xué)評價反饋不斷改進，最終得到適合的教學(xué)模式。