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曹著明等:智能制造产教融合实训基地建设思考

2021-01-25 17:02:13 责任编辑:艾迪
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科学、合理建设实训基地是推动职业院校原有机械制造专业转型升级,提高人才培养质量,重构职业院校功能体系的关键

  0引言
  当前,大力发展职业教育已成为提升国家综合国力的重要战略,成为教育改革和发展的重要工作,受到国家和社会的广泛关注。2019年1月国务院颁布的《国家职业教育改革实施方案》指出:要推动建设300个具有辐射引领作用的高水平专业化产教融合实训基地。建设科学、有效的
  实训基地关系到高职院校综合实力、人才培养质量以及社会服务能力和水平,是构建校企双元育人模式,完善模块化课程体系、深化产教融合、培养复合型技术技能人才的重要措施和手段。随着智能制造的进一步推广和落地,职业院校原有的机械制造类专业正在进行专业转型和升级,以适应社会和产业需求;而科学、合理建设实训基地是推动职业院校原有机械制造专业转型升级,提高人才培养质量,重构职业院校功能体系的关键。
  1核心概念
  (1)产教融合
  产教融合指的是院校根据专业设置,积极融入区域产业发展,把教学与产业密切结合,相互支持,相互促进,把学校办成集人才培养,科学研究,科技服务为一体的产业性经营实体,构建成校企命运共同体的办学模式;同时产教融合是产业与教育的一种深度合作,将培养人才的目标与企业的需求相结合,其基本标志是产生新的产教融合体;产教融合是职业教育本质要求,是职业院校为提高其人才培养质量而与行业企业开展的一种深度合作。
  (2)智能制造
  智能制造是基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。智能制造的核心是将新一代信息技术与工业技术进行深度融合,从而改变生产模式,提高生产的效率及产品质量。同时智能制造是制造业的发展的必然趋势,是一个国家综合国力的体现,当前全球各主要国家都把培育智能制造产业体系当作本国发展的重要战略。
  (3)实训基地
  实训基地指的是为满足某专业或专业群实践教学需要,将多个相关的实验实训室联合,组成相对系统的、完整的实验实训环境。实训基地用于学习者的实践技能提升和工学结合。实训基地分为校内实训基地和校外实训基地,两种实训基地都可以通过校、企单独或者合作建设成立。实训基地建设不仅是高职院校实施实践教学的基础,而且是完善现代职业教育体系、培养复合型技术技能人才的重要途径。
  2搭建产教融合平台
  校企合作是职业教育的天然属性,要完善技术技能人才培养的保障体系,其主要任务是深化校企合作的深度和广度,需要联动政、校、企、行等多方力量,学校不仅要和企业进行合作,还要跟整个产业合作,实现双元育人的模式。为深化产教融合,高职院校可从以下三个方面开展工作:一是学校组建校企合作部门,搭建校企合作平台,吸引相关智能化企业参与到产教融合、人才培养以及教育教学中,并与行业重点企业建立战略合作关系。这一环节需要职业院校主动实施,同时需要政府创建良好的校企双元育人机制和环境。二是高职院校应解放思想,采取开放、包容的态度积极融入制造业产业转型升级工作中,与企业共同开展智能制造相关核心技术的科研攻关,制定人才培养方案等。三是高职院校要与企业创建校企命运共同体,一方面让企业全面深入到人才培养的全过程,校企共同制定具体的人才培养方案,并落实到专业设置、课程内容以及教学评价等各层面,将企业真实的工作情境或技改项目与学校的教学过程和科研项目融合,另一方面职业院校积极参与到企业的技改项目、员工培训以及人才培养等工作中,实现双元育人和共赢的局面。
  (1)构建跨企业学习中心
  将“产教融合、校企合作、工学结合、知行合一”等重要理念转化到人才培养体系中,积极融入区域创新生态系统,跟踪产业发展动态,面向高端装备、高端汽车、智能制造等技术技能人才紧缺领域,与政府、行业协会、相关企业联合组建“产教融合平台”,健全人才、技术、项目、设备等校企资源与信息供需对接机制,为技术技能人才的培养、科研、技术服务、社会培训提供资源共享和服务平台,如图1所示。
  (2)产教融合制度化
  “依托产业办专业,办好专业为企业”的职教理念,将“产教融合、校企合作”固化为专业建设制度、转化为实体办学。基于学院与企业建立了长期的战略合作关系,成立了工程师学院;开展企业技师、高级技师的继续教育,组织企业员工职业资格培训和考核,培养高技能人才;建立了企业外国专家、工程师和技能人才到学校兼职任教制度,校企联合开发和实施职业教育标准,合作育人;建立了企业新产品、新技术无偿提供学校教学使用的制度;在企业建立学生顶岗实习和教师下企业实践管理机构,采用国际标准规范组织顶岗实习和实践教学。
  3智能制造实训基地特征
  (1)教学性
  教学性是智能制造实训基地的首要特征。建设智能制造实训基地的同时应开发模块化课程,承担智能制造相关课程的理实一体化教学,实现在“做中学、训中学、研中学、创中学;引进企业“新技术、新工艺、新标准”等,按照“准员工”的标准,推行项目教学、情境教学、个性化教学等。因此,在实训基地规划、布局时,首先应保证实训基地的教学特征。
  (2)产教融合
  智能制造实训基地应构建生产与教学并存的运行模式。生产性是实现智能制造实训基地产学研功能的必要条件,智能制造产教融合实训基地只有引进真实的生产设备和生产环境,向社会提供真实的产品或服务,才能创建真实的生产教学情境,能达到生产性实训教学的效果,能有效培养学习的岗位工作能力。同时生产性实训基地为校企合作、产学研工作奠定基础。
  智能制造实训基地产教融合的方式包括有:一是构建现代学徒制人才培养基地,实现工学结合;二是通过整合政府、学校、企业、行业、课程专家的资源,培育跨校企职业教育与培训中心,一方面保证专业与区域产业的有效融合,另一方面为专业课师资的专业实习、实训创设条件(企业外);三是设立职业教育“学习工厂”训练学生应用新知识和科技解决工程实践问题的能力。
  (3)复合性
  复合型一方面体现在实训基地技术的复合性,涉及的技术包括机械制造技术、自动控制技术、机器人技术、信息网络技术以及管理技术等,以满足智能制造复合型技术技能人才培养的需求;另一方面体现在功能上,智能制造实训基地应集成产学研功能,一方面将智能制造领域的新技术、新工艺、新规范引入并纳入课程内容,培养学生的工程实践技能和岗位工作能力;另一方面通过实训基地建设,联合企业组建产学研团队,完成教育教学的同时开展智能制造相关技术服务、对外培训,申报相关项目及科研课题等,为产学研工作一体化提供坚强保障。
  (4)先进性
  由于智能制造代表了当前先进制造技术,因此构建智能制造产教融合实训基地应将新一代信息技术与工业技术相结合,包括信息物理融合系统(CPS)、识别技术(传感器技术)实时定位系统、网络安全技术、系统协同技术等。同时实训基地建设要与高科技、行业代表型企业深入合作,跟踪前沿技术,引进的设备要能够代表行业的新技术、新工艺,满足学生三五年后工作的需要。
  4智能制造实训基地建设
  本文依据某高职院校专业群的建设,介绍智能制造实训基地的规划和实施策略。首先依据区域产业发展需求以及智能制造技术技能人才岗位能力要求,智能制造产教融合实训基地规划如图2所示,该实训基地集成先进制造技术、智能控制技术、机器人技术以及数字孪生技术,实现制造技术与控制技术、机器人技术以及通信信息技术的集成。同时智能制造实训基地集成产品数字孪生实训、数字化智能生产实训、产品检测与质量控制实训、机床创新设计实训,实现产品设计、制造、检测实训一体化,产学研一体化,以及线上线下一体化,为培养复合型的技术技能人才创造条件。同时该实训基地在整体规划上设计成校企共建共享,将实训基地建在经济技术开发区,采用混合所有制模式进行运营,将校企合作的主体从学校层级下移到系、专业、教师团队,从基层取得突破。
  4.1架构组成
  智能制造产教融合实训基地主要有以下14个功能模块,供专业群共建共享。分别是钳工实训室、制图实训室、普通机加工实训室、数控加工实训室、CAD/CAM技术实训室、产学研开发中心、精密检测实训室、机械创新实训室、数字孪生制造实训室、智能制造文化墙、理论教室、智能产线。
  (1)钳工实训室包括台式钻床、钳工工作台、钳工配套工具等,主要训练学生的钳工及装配技能,同时也可以开展机械制造启蒙教育等。
  (2)机械制图实训室包括手工绘图工作台,计算机及AUTOCAD、NX等绘图软件;训练学习者的手工绘图能力,计算机绘图能力,计算机二维绘图能力、三维建模能力,以及将三维零件转为二维图纸的能力。
  (3)普通机加工实训室包括普通车床、普通铣床、钻床及磨床,主要训练学习者的普通机加工技能和机械制造工艺编制能力。
  (4)数控加工实训室包括数控车床、数控加工中心、电脑及数控仿真软件,主要培养学习者的数控编程和数控机加工技能;
  (5)CAD/CAM技术实训室主要包括电脑和NX、POWERMILL、HYPERMILL、VERICUT等软件,主要训练学习者计算机辅助制造能力,能完成产品在实际制造之前的工艺设计、仿真加工等。
  (6)产学研开发中心由校企合作运行,开展产品的研发、技改,完成技术服务等;同时构建校企双师团队,实现教师和工程师的融合,教学项目和工程实践项目的转换。
  (7)智能控制实训室主要由PLC、传感器、MPS产线以及相关软件组成,训练学习者的自动控制编程和产线调试技能。
  (8)机器人实训室主要由关节机器人、AGV机器人及相应实训平台及相关软件组成,训练学习者的机器人编程和调试技能。
  (10)机械创新实训室包括电脑、设计软件、3D打印设备,能完成产品设计、制造以及快速实现的功能。
  (11)数字孪生制造实训室包括数字化双胞胎所涉及的高档机床装备数字化双胞胎(虚拟调试)软件及工程实体装备,能开展智能制造核心技术-数字化双胞胎技术应用研究,引领传统制造专业的转型升级。
  (12)智能制造文化墙主要介绍智能制造的系统组成、关键技术、国内外政策;同时展示学习成果,渲染制造强国的学习氛围。
  (13)一体化教室有专业资料手册、展板,采用分组教学,能团队合作、能查阅资料、讨论、交流、竞赛、展示,从而激发学生的学习兴趣,挑战自我,从而培养出具有创新能力的高素质技能型人才。
  (14)智能产线生产区主要由数控车床、加工中心、三坐标测量机、立体仓库、机器人、PLC、MES、AGV小车等组成的数字化生产系统,主要完成学习者的生产性实训和工程实践项目实施,实训内容包括产线操作、产线的安装、调试及维护等。
  4.2功能规划
  智能制造产教融合实训基地是集教学、培训、生产、技术服务和科研于一体的产教融合实训基地,主要功能包括:
  (1)提高人才培养质量
  智能制造实训基地以真实产品及工程实践问题为教学载体提高教师实践教学能力和水平,同时提高专业建设和校企合作育人水平;可承担专业群内机械制造与自动化专业的专业模块化课程、职业技术技能课程中的实践环节,工艺装备的机械加工集中实践课程,制造相关专业小学期实践等集中实践课程的教学任务;能够将行业新技术、新工艺、新规范纳入课程内容,提高人才培养质量,满足产业转型升级对技术技能人才的新要求。
  (2)构建产学研一体化人才培养模式
  智能制造产教融合实训基地以数字制造、数字孪生以及智能控制技术引领传统制造专业朝智能设备服务转型升级,可进一步拓宽产、学、研层次与范围;能搭建产学研团队,完成教育教学的同时开展产品开发、复杂异形件试制、数字孪生技术服务、先进制造技术培训,申报相关项目及科研课题等。通过产学研工作创设产教融合平台,为产学研工作一体化的人才培养模式奠定基础,实现做中学,研中学、产中学、赛中学以及各种学习、工作之间的学分互认等。
  (3)落实1+X证书制度
  智能制造产教融合实训基地承担机电一体化专业群中的智能产线运行与维护、生产数据采集与分析、复杂部件多轴数控加工、产品精度检测与分析、智能装备故障诊断与维修、信息获取与处理、移动机器人组成与运行、数字孪生制造应用等模块化课程的教育教学。通过校企合作、产教融合,共同制定人才培养方案,在课程中融入技能训练,开展理实一体化课程和工程实践项目教学,学习者可考取数控加工技术、机器人安装与调试、精密测量等领域的1+X证书。
  4.3实施策略
  要发挥智能制造产教融合实训基地的作用,实施策略是关键,一是要将产学研内容与行业发展相融合,与行业代表企业及高科技企业共建实训基地,保证专业内涵、产学研工作跟进行业和技术前沿技术。二是课程体系与岗位需求相融合,教学团队由校企教师和工程师组成,课程内容来源于企业真实工程实践项目,课程开发和教学过程都由校企团队合作完成。三是人才培养与社会服务相融合,创设产学研一体化,成果导向机制,实现教学、生产、科研及技术服务工作一体化,实现以研代学,以项目引导学习。四是功能建设与管理机制相融合,在规划实训室功能和设备时应充分考虑其产教融合运行管理机制,实现校企共同规划,共同运行。五是系统架构与资源共享相融合,基于实训基地的建设是培育人才和服务区域产业的出发点,因此实训基地的工作内容和资源应服务人才培养和区域产业,与产业发展共享资源,共同发展。
  5结语
  智能制造产教融合实训基地的建设是智能制造、专业群建设、复合型技术技能人才培养的有效支撑。通过智能制造产教融合实训基地的建设,整合原有机电一体化相关专业群资源,实现资源的共享和龋在智能制造产教融合实训基地建设过程中需统筹规划基地的教学、产教融合、产学研一体化和先进性:要把实训基地建设与科研、社会服务统筹考虑;要将实训基地的建设与课程建设相融合,做到服务教学的同时产生社会价值;要通过实训基地建设支撑产学研工作一体化,实现教学、科研以及社会服务等工作的学分互认。
  智能制造产教融合实训基地在实际运行时还需做好如下几方面工作:一是完善师资队伍建设机制,构建校企高素质的“双师”团队;二是紧跟行业技术发展动态,重构产学研一体化人才培养模式,拓展职业院校的社会服务功能;三是依托专业群,实现资源的共享和专业的群集效应,构建满足区域产业技术技能要求的实训基地架构;四是依托新一代信息技术,搭建产教“共建、共管、共享”的信息化平台,实现高效的资源共享和服务平台;五是政、校、企、行协同管理,深入优化管理和评价机制。
(文章选自《职业技术》)