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工业4.0时代数控技术专业建设的思考

发布时间:2017-08-17  点击量:

  【摘要】 随着工业4.0时代的到来,职业院校数控技术专业又面临着新的挑战,专业建设须适应先进生产技术发展要求,在教学模式、教学内容、课程设置、师资队伍建设等方面开展改革,深度融合企业先进生产技术、智能制造技术元素,为职业教育的发展注入时代气息。
  【关键词】工业4.0 数控技术 专业建设
  【基金项目】湖南省教育科学规划课题《數控技术专业“企业化”人才培养模式研究》(XJK014CZY010)阶段性成果。
  【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2017)26-0239-02
  随着工业4.0时代的到来,制造业迎来了第四次工业革命,借鉴德国版工业4.0计划,“中国制造2025”奠定了中国制造业未来十年发展规划,职业院校数控技术专业建设也将面临更严峻的挑战。
  一、“工业4.0”概念解读
  德国学术界和产业界认为,“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命,或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统(Cyber-Physical System)相结合的手段,,将制造业向智能化转型。
  “工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中,传统的行业界限将消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。
  “工业4.0”项目主要分为两大主题,一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
  二、数控技术专业建设现状
  作为制造业大国,我国正逐步以先进制造技术取代传统制造技术,数控技术逐渐成为制造业主流,但以智能制造为主导的“工业4.0”时代已来临,“中国制造2025”为数控技术专业的发展提出了明确的目标,作为智能制造的关键技术,高职院校数控技术专业教学仍然存在许多不足,难以适应时代的要求。
  1.设备 相对其他专业而言,数控技术专业设备的投入要高得多,特别对于智能制造核心——多轴数控设备,价格更加昂贵,一般的职业院校对此都是心有余而力不足,大部分都只能配套普通数控车床、数控铣床、三轴加工中心,相对“工业4.0”、“中国制造2025”的发展目标而言,相去甚远,最基本的硬件设施也难以达到要求。
  2.师资 制造业的发展速度远远超前于职业教育,特别对于职业院校师资队伍而言,由于专业教师大部分直接来自高等院校,实践能力不强,难以适应先进技术的专业教学。
  3.课程 数控技术专业课程设置仍局限于数控加工编程、工艺等方面,有明显的专业界限,只能算是智能化生产技术的一部分,跨行业、跨领域的知识面较窄。
  三、数控技术专业建设的出路
  为适应“工业4.0”时代的要求,数控技术专业建设改革除了在教育教学中大力宏扬“工匠精神”、提高学生职业意识外,主要从课程、教学模式等方面改革,以提高学生适应智能制造技术的专业能力、职业能力。
  1.课程设置
  (1)智能生产技术
  “工业4.0”以智能生产技术为主导,在职业教育课程体系中,数控技术作为智能生产技术的核心,必须与生产物流管理、人机互动以及3D技术相融合,建立以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工知识体系。
  (2)信息技术
  智能制造技术利用计算机模拟制造业领域的专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动,并将这些智能活动和智能机器融合起来,贯穿应用于整个制造企业的子系统(经营决策、采购、产品设计、生产计划、制造装配、质量保证和市场销售等),以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和高度集成化,从而取代或延伸制造环境领域的专家的部分脑力劳动,并对制造业领域专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展,是一种极大提高生产效率的先进制造技术。信息技术已融入各行业领域,工业4.0时代的到来,信息技术知识融入数控技术专业课程体系成为必然。
  (3)自动化技术
  智能制造以自动化代替工人的劳动,如工业机器人、自动化物流装置都以自动化技术为基础,为适应智能制造岗位需求,在数控技术专业设置中,应融入自动化技术课程。
  (4)多轴数控技术
  一方面,在传统的数控技术课程设置中,应加入多轴数控编程与操作内容,多轴联动的高性能数控机床,指能同时控制四个以上坐标轴联动的加工中心。目前职业院校普遍使用的是二轴、三轴数控机床;四轴、五轴机床也开始投入专业教学中,但操作使用仍滞后于生产实践。在智能制造技术中,多轴数控机床为核心环节,为适应智能制造的要求,数控技术应用专业课程中必须增加多轴数控技术内容。
  另一方面,因多轴数控机床必须实现自动编程,必须配套与多轴数控机床相适应的软件,目前应用的多轴数控编程软件主要有:UG、Powermill、CAXA、MasterCAM等,在数控技术专业课程设置中,须设置与机床系统相适应的编程软件课程。
  (5)3D技术
  智能 制造数据的输入有人工的,也有智能输入的,其中3D技术是目前比较先进的技术,许多智能制造生产线都已采用3D扫描自动化数据输入方式,大大简化了人工劳动,因此在专业设置中,3D技术成为不可缺少的课程。
  2.师资队伍建设
  为适应智能制造岗位需求,必须建立一支理实一体化的专业教师队伍,一方面来自于高等院校的师资可通过企业实践、专业培训等方式进行专业能力提升;另一方面,可以聘请企业技术能手充实到教师队伍中来,同时带来生产一线智能制造技术及先进管理模式,为实现学生向企业员工身份的转换打好基础。
  3.教学模式
  为全程模拟智能制造生产过程,可选择校企合作智能制造教学工厂模式,就是校企合作共建智能制造单元或流水线,作为实践教学场地,按“企业化”人才培养模式实施专业教学,将专业教学与企业生产经营相融合,实现专业学习与生产经营相互渗透,以市场需求为导向,以产品生产为任务驱动,实现学生在学习中工作、在工作中学习,在学习智能制造生产技术的同时,培养其技术操作、设备维护、过程管理等方面的综合职业能力。
  4.硬件设施
  以多轴数控机床为核心的智能制造单元或流水线,是数控技术专业建设适应“工业4.0”时代的发展方向。目前职业院校数控设备基本限于数控车、铣、三轴加工中心,五轴机床配备不足,因此,除了工业机器人、智能化物流设备、自动化系统、智能输入等设备设施外,作为核心部件的多轴数控机床及配套软件也是必不可少的。
  “工业4.0”、“中国制造2025”时代的到来,高等职业院校数控技术专业改革任重道远,职业院校必须适应时代需求更新观念,在教学模式、教学内容、课程设置、师资队伍建设等方面,深度融合企业先进生产技术、智能制造技术元素,为职业教育的发展注入时代气息,为制造业强国战略培养合格的技术技能人才。
  参考文献:
  [1]唐友亮,“理实练一体化”方法在数控技术课程教学中的探索与实践[J],高教论坛,2011年01期。
  [2]谢丽君,数控技术专业课程改革初探[J],职业技术教育,2013年第5期。


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