申金星，公丕平，高亞明，楊小強

（1.陸軍工程大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院，江蘇 南京 210007；2.陸軍工程大學(xué)訓(xùn)練基地，江蘇 徐州 214035）

引言

機械裝備在工程建設(shè)與國家現(xiàn)代化建設(shè)中起著非常重要的作用，一旦其發(fā)生故障或健康狀態(tài)嚴(yán)重劣化，則會嚴(yán)重影響保障效能和工作效率的發(fā)揮。由于機械裝備種類繁雜、功能各異，其研制、使用與維修保障成本都比較高。特別是隨著機械裝備的集成化、綜合化和智能化水平的提高，研制的風(fēng)險越來越大、研制周期越來越長、研制費用越來越高，對機械裝備的使用與維修保障提出了更高的要求。為了減少機械裝備故障對安全性、可靠性等方面的影響，為縮短停機時間，降低維修費用，提高保障效率，迫切需要更新保障理念，創(chuàng)新保障技術(shù)，優(yōu)化保障手段，實現(xiàn)預(yù)防維修和預(yù)測維修，以適應(yīng)裝備技術(shù)的發(fā)展和體系化使用要求。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，人才培養(yǎng)至關(guān)重要。

當(dāng)前院校在裝備故障診斷教學(xué)中存在著課時少、任務(wù)重、理論多、實踐少、手段單一等問題，難以保證培養(yǎng)出合格的維修保障方面的人才。因此，如何加強學(xué)員的能力培養(yǎng)，通過實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)員的現(xiàn)代化裝備健康管理意識、掌握狀態(tài)故障的預(yù)測預(yù)報技術(shù)和預(yù)先維修技能是擺在面前的一個重要問題。

1 機械裝備故障診斷實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足

1.1 實踐教學(xué)內(nèi)容陳舊、模式單一，在教與學(xué)兩方面的重視程度均有不足

目前，隨著世界軍事理論與科技方面的進(jìn)步，武器裝備的發(fā)展速度越來越快，許多新的技術(shù)已大量應(yīng)用于機械裝備中，使得機械裝備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對其進(jìn)行維修保障的相關(guān)理論和技術(shù)的發(fā)展也日新月異。但目前機械裝備類課程的相關(guān)教材其更新速度明顯低于機械裝備發(fā)展的速度，有以下幾方面的原因：

1）新舊裝備同時存在，多種技術(shù)并存，導(dǎo)致課程內(nèi)容的更新滯后。由于當(dāng)前我軍正處于軍事改革的過渡期，部隊配屬的各種機械裝備存在新舊型號并存，且舊型號保有量較大的狀況?，F(xiàn)有的教材無論是理論版本還是實踐指導(dǎo)手冊，均以當(dāng)前列裝比較廣泛的機械裝備的有關(guān)內(nèi)容為主，給教學(xué)過程帶來極大困難[1-2]。

2）實踐教學(xué)器材不足，尤其是新型機械裝備的實裝資料、維修模擬訓(xùn)練器材匱乏配套的技術(shù)資料相對簡略，僅可用于簡單的操作訓(xùn)練，因此院校在維修保障教學(xué)和故障診斷課程中面臨著很大的困難。而實踐課程的教學(xué)又繞不開其液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、機械系統(tǒng)和其他的附屬系統(tǒng)的故障特點的分析、判斷與排除，實踐教學(xué)中相應(yīng)維修資料、器材和信息的缺乏非常明顯。

1.2 裝備信息掌握不到位，缺少精通裝備維修保障的教學(xué)人員

機械故障診斷屬于實踐性非常強的教學(xué)課程，要求任課教員不但具有扎實的理論基礎(chǔ)，還需要具有熟練的裝備調(diào)試維修經(jīng)驗、嫻熟的操作技術(shù)和故障分析診斷與排除技能。但是，由于機械裝備型號種類過于復(fù)雜，部隊列裝的種類多、數(shù)量少，對工作原理、結(jié)構(gòu)組成和故障分析排除技能的掌握需要長時間的研究探討，同時需要與部隊、科研機構(gòu)、生產(chǎn)工廠和維修單位進(jìn)行廣泛的合作、交流和現(xiàn)場實習(xí)。但面對大量的新型裝備教學(xué)內(nèi)容的加入，合格的實踐教學(xué)人員的數(shù)量仍然不足。

2 完善和優(yōu)化機械裝備故障診斷實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的措施

院校人才培養(yǎng)的目的就是提高學(xué)員全面掌握裝備使用操作與維修保障的能力，教學(xué)改革理所當(dāng)然應(yīng)圍繞這一核心進(jìn)行。面對機械故障診斷教學(xué)實踐環(huán)節(jié)所存在的問題，在機械裝備實踐教學(xué)方面，倡導(dǎo)在抓好理論教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，強化裝備故障診斷分析與排除的實踐能力，特別是運用所學(xué)的理論知識與技術(shù)知識解決實際問題。在機械裝備實踐教學(xué)內(nèi)容的安排和設(shè)置方面，加大實踐教學(xué)內(nèi)容比例，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、半實物仿真技術(shù)等手段強化實踐課程教學(xué)效果，突出學(xué)員動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)員邏輯思維能力的生成和深化。

2.1 面向教學(xué)需求，采用裝備維修知識的層次表示法以優(yōu)化實踐教學(xué)模式

針對新舊機械裝備并存，維修保障能力急需提高的現(xiàn)狀，需改革教學(xué)方式和手段，從學(xué)員的課前準(zhǔn)備、課內(nèi)學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、實驗實踐等多個環(huán)節(jié)，對能力進(jìn)行培養(yǎng)。除加大實踐教學(xué)課時比重外，建立實踐教學(xué)內(nèi)容的層次結(jié)構(gòu)。以機械裝備電控系統(tǒng)故障分析與診斷為例，論述層次教學(xué)模式的實施過程。

對電控系統(tǒng)從核心向外圍器件進(jìn)行分層。如圖1所示，常見機械裝備電控系統(tǒng)可分為5層，第一層控制層是電控系統(tǒng)的控制核心，一般為工控機、PLC或單片機等。第二層信號轉(zhuǎn)換層主要承擔(dān)傳感器/執(zhí)行器信號的調(diào)理與轉(zhuǎn)換。第三層為數(shù)據(jù)采集層，主要包括各種行程開關(guān)、接近傳感器等開關(guān)量輸入器件，以及角位移傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等模擬量輸入器件等。第四層為信號驅(qū)動層，主要包括伺服電機、電液比例多路閥、控制電磁鐵等驅(qū)動元件。最后一層為信號執(zhí)行層，包括液壓油缸、連桿機構(gòu)等作業(yè)裝置和末端減速機等執(zhí)行機構(gòu)。根據(jù)這種層次化知識表示體系，在實踐課程的安排中可針對性地安排實踐教學(xué)內(nèi)容，最大限度地增加學(xué)員掌握工程機械故障診斷與排除方面的動手能力。

圖1 工程裝備電控系統(tǒng)知識的分層結(jié)構(gòu)

2.2 加強實踐課教員隊伍建設(shè)，充分利用各種資源進(jìn)行教員實踐能力的培養(yǎng)

實踐課教員在學(xué)員的課程學(xué)習(xí)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中承擔(dān)著極為重要的角色。教學(xué)人員的理論水平、專業(yè)素養(yǎng)、故障分析與排除能力對學(xué)員掌握故障特點、分析方法、判斷排除步驟和綜合應(yīng)用能力影響很大。因此，學(xué)院提出廠校聯(lián)合來全面提高任課教員的故障分析能力。同時，大學(xué)和學(xué)院也采用請進(jìn)來的方法，延請工廠技術(shù)造詣較深的工程師，利用他們豐富的一線故障排除與調(diào)試維修經(jīng)驗，指導(dǎo)學(xué)員掌握最新的故障排除與維修方法，以充分滿足學(xué)員將來走向部隊后進(jìn)行機械裝備使用操作、維修保障與綜合管理的基本要求[3-4]。

2.3 在學(xué)員整個培養(yǎng)周期內(nèi)充分利用院校條件，進(jìn)行實踐能力的培養(yǎng)

在學(xué)員的整個培養(yǎng)周期內(nèi)，從課程實踐教學(xué)、課外科技活動、學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計等全方位對能力進(jìn)行培養(yǎng)。除對上述實踐課程的動手能力培養(yǎng)加強外，在大學(xué)生機械創(chuàng)新、全國大學(xué)生機器人大賽、畢業(yè)設(shè)計等活動中，引導(dǎo)學(xué)員將裝備故障診斷相關(guān)的知識和能力轉(zhuǎn)化應(yīng)用到這些活動中。極大地提高了學(xué)員的動手實踐能力。

3 結(jié)語

機械裝備故障診斷課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在院校學(xué)員的培養(yǎng)目標(biāo)和部隊任職中起著非常重要的作用，是提高學(xué)員掌握裝備使用、管理、維修、保障等綜合能力，提高其創(chuàng)新思維能力的較為有效的手段。通過對院校學(xué)員在機械裝備故障診斷與維修保障實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的一些不足和發(fā)展現(xiàn)狀的分析，提出了優(yōu)化機械裝備故障診斷實踐教學(xué)內(nèi)容，加強實踐課程教員隊伍建設(shè)等措施。這些措施的運用，顯著提高了學(xué)員機械裝備管理、運用和維修保障的水平。學(xué)員的實踐課程和實踐活動成果也在相關(guān)的競賽活動中取得比較好的成績，對于任職方面的能力也得到了一定的提高。