智能制造实训中心与机电一体化人才培养

史喆琼，李梅红，沈晓斌

（天津工业职业学院 机械工程系，天津 300400）

《中国制造2025》的发布，标志着我国进入了智能制造的时代，是我国第一个实施制造强国战略的行动纲领。智能制造是创新、智能工厂和智能产业的集成，它将促使我国制造业向自动化、无人化、高精度、高效率迈进。

智能制造产业的发展离不开对机电一体化专业人才的需求，然而，目前机电一体化专业人才的培养存在专业定位不明确、没有形成和企业合作办学的培养机制、教学设施配置和师资力量不足等问题，导致了我国机电一体化专业技术人才缺乏智能控制能力、综合实践能力及创新能力，对智能制造长远快速的发展造成了极大的影响。因此，高职类机电一体化专业人才培养必须要努力变革，抓住发展机遇，培养使用相应的现代化高新技术操作现代化机电设备，理解、掌握、管理智能化生产的高技能人才，培养工匠精神的职业素养，具有创造性思考和解决问题的创新创业素质的复合型人才，培养我国制造业转型升级的发展方向，高端设备制造与操作能力、智能化生产过程处理能力的交叉复合型“智能人才”，机电一体化专业人才的培养迫在眉睫。

1 目前国内机电一体化专业人才培养现状分析

德国4.0和中国制造2025的相继提出，各行各业掀起了智能制造热潮，从国内目前有的全自动化“矿泉水”生产车间、全自动化“香烟”生产线、全自动化“空调”生产线等可以看出，机电一体化应用型人才可以说是炙手可热。

目前，机电一体化专业人才的培养集成了微电子技术和计算机技术，也逐渐向更综合的方向发展，推动了机械工业的发展，但随着机械行业在智能制造领域不断的深入发展，对机电一体化专业人员有了更高的要求。要求技术人员具有很强的实践能力及较强的专业技术能力外，还需要具备团队合作意识、社交沟通能力、组织协调能力、工作适应能力、专业素质、思想品德修养、心理承受能力和开拓创新能力、独立思考能力、分析解决问题的能力及很强的工作责任心等高职业素养。

然而，现阶段我国的高职院校大部分还是采用传统的教学模式，重视理论知识的培养，实践教学环节有待提高，导致刚毕业的学生无法快速适应工作要求。目前，国内主要存在的问题如下。

专业复合型技术技能人才培养目标不够精准，无法满足企业工艺更新、技术改造以及技术换代等产业转型升级的能力要求。

教育内容与实际岗位需求相脱节，不能紧随新兴产业的发展方向，职业教育培养的人才与行业需求、产业需求、企业发展需求不能完全对接，专业人才培养的节奏整体滞后于产业的升级和社会的发展。

在信息化飞速发展的时代，特色、新信息化技术体系没有融入职业教育教学内容中，不能适应“互联网+”时代的准备，人才的供给落后于企业岗位的需求，人才的培养缺乏前瞻性。

教师素质和水平、教学方式等在应用现代管理和信息技术上需要进一步提高，在实践教学环境上，缺乏体现智能化的先进实训设备和实训基地；在师资队伍建设上，教师运用先进技术的能力滞后，创新意识不够，创新能力有待加强。

2 实训中心建设对人才培养的意义

高职教育的宗旨是为国家培养具有一线生产、服务和管理的高技能应用型的人才，而应用技术型人才的培养离不开与生产实际相结合的实践教学，实践教学是理论与实践、抽象与形象、间接经验与直接经验相结合，通过实践教学可以使学生更好地掌握课堂上的理论知识，将抽象的、间接的知识转换为具体的、实践的经验，使学生能更快的适应社会的需要，实训中心是实践教学的依托。因此，校内实训中心的建设与提升对新型机电一体化人才的培养具有十分重要的意义。

通过实训中心的建设，可以使得机电一体化技术专业的实训教学环境得到很大的改观，使当前实训教学具有先进性、扩展性、实用性、工程性等主要特征，为机电一体化技术专业的基本技能、专业技能、技术应用、创新实践等实训教学任务创造良好的教学平台，同时也可带动学院其他专业的发展。

2.1 提升实践性教学环节的主体地位

实训教学是职业教育教学体系的重要组成部分，是体现高职教育应用型人才培养特色不可缺少的教学环节。

在建设过程中，根据校内实训基地建设方案和建设原则，本着以学生为中心，以国家职业标准为依据，以综合职业能力培养为目标，以实训设备的实用性、先进性进行综合考量，以我校机电一体化技术专业未来发展思路进行全新的设计。

通过实训中心的使用，使学生对机电一体化技术有一个真实的体验和认识，能够有效地提高专业的实践性教学环节的主体地位，为今后专业课开展以任务为载体，根据典型工作任务和工作过程，设计新的课程体系和内容，按照工作过程的顺序和学生自主学习的要求进行教学设计和安排教学活动，全面推行理论教学与实践教学融合，能力培养与工作岗位融合，最终实现对学生的技术能力、方法能力和社会能力的培养打下坚实基础。另外，有意识地增添企业文化元素，营造职场氛围，使学生能在实训中就能贴近企业生产实际，体会今后所从事的工作和岗位。

实训中心的建立，除了满足现代机电一体化技术领域智能制造方向从事工业机器人、智能制造设备的安装、调试、操作、维护、维修等技术人才培养外。还因在智能制造柔性生产线中包含了仓储物流单元、智能加工单元、智能检测单元、数据控制管理单元等多专业内容，因此该中心也可带动机械制造与自动化专业、物流管理专业、数控技术专业、检测技术专业、信息化控制专业等相关专业群的建设和发展。

2.2 形成“职业化”的培养培训和鉴定体系

基于我校目前对机电一体化技术专业的全新建设，结合现有基础和未来发展思路与目标，建立具有多层次、多功能、中高端、技术先进等特点的智能制造实训中心，不仅可以满足智能制造基础知识、工业机器人典型功能、智能制造综合应用，从低、中、高三个层次全面满足机电一体化技术专业所有教学、实训需要。另外，在选择实训设备时，特别需要对设备的先进性、应用性、多样性进行综合考虑，因此该“中心”还具有技能竞赛、培训考核、鉴定等工作。

2.3 进一步加强校企合作

在实训中心的建设中，按照“基地建设企业化”和“实践教学生产化”原则。邀请有意愿、有实力的公司参与我们实训基地建设，将企业引入到校，把智能制造中心打造成具有企业文化浓厚、职场氛围真实的校内生产性实训基地。

经过近半年多的市场调研、考察和论证后，由学校和企业共建校内生产性实训基地。企业参与学校的实训基地建设外、还将企业的管理、企业的文化和企业部分产品加工订单带入到学校，营造企业的真实环境，让他们在校内实训基地训练基本技能的同时，感触企业的管理、企业的文化，完成学生到工人的先行转变，为今后能很快适应企业的要求打下坚实的基础。同时，学校的实训基地亦可作为公司人力资源培训基地，为企业培训企业员工专业技能、技术比武提供服务。通过这些校企合作共赢的举措，使学校和企业建立起了紧密型的校企合作关系，为今后探索开展双主体办学制度办学，打下良好的基础。

2.4 有效锻炼教师队伍

在实训中心的建设中，鼓励老师特别是青年教师参与实训中心的整个建设，并把责任落实到具体人，他们发挥团队协作意识，通过各种形式进行深入广泛的调研，选择合作企业、制定设备采购方案和实训室建设计划，参与实训设备的设计和新设备的安装与调试，并根据新的实训设备编写实训计划和实施方案、开发实训项目、实训指导书等具体工作。这些工作无疑对教师、特别是对青年教师实践动手能力、对职业能力形成过程的理解，有了清楚的认识和提高。对教师的基本技能、专业技能、技术应用、创新实践起到促进作用。更重要的是，对实训教学在职业教育中的重要性有了深入的理解，为今后更好地从事职业教育、做好本职工作打下了坚实的基础。

3 实训中心建设内容

根据新时代对机电一体化技术专业人才的需求，本次的校内实训基地建设共包括三部分内容，工业机器人典型工作站建设、智能制造柔性生产线的建设和现代电气控制系统安装与调试实训装置的建设。

3.1 工业机器人典型工作站

工业机器人典型工作站包括三种在企业应用比较广泛、具有鲜明特色的工作站，即智能机床上下料工作站、智能搬运码垛工作站、智能装配工作站。这三种工作站的共同特点是：技术先进、功能齐全、种类多样、软硬兼顾。包括图像识别技术、双机协作技术、机器人智能装配技术、多传感技术、多轴协调控制技术、机器人仿真技术、机器人浮动轴功能、机器人手爪快换功能、人机协调功能、机器人防碰撞功能等。此外各个工作站配备了来自国内外不同厂家的多个品牌的机器人。

另外，三种工作站在建设时都按照企业的标准，完全采用工业生产中实际应用的配置和先进技术，与工业应用保持一致，建成的典型工作站具备有产品加工及装配的功能。例如，上料工作站可以完成轴类及盘类零件的加工，装配工作站能完成变位机的安装及孔明锁的装配工作。

三个典型工作站建成后可增加工业机器人安全操作规范；基本运动指令和tcp点创建讲解及练习；工作站流程示范与操作；机器人控制、编程控制、电机驱动和传感器控制；码垛摆放及拾取位置的示教；码垛节拍优化技巧讲解；工业机器人对机床上下料搬运的路径设计；工业机器人对机床上下料编程调试；工业机器人与机床配合的综合编程调试；工业机器人电气原理设计、工业机器人控制系统认知、工业机器人外围设备控制程序编程与调试（PLC）等实训项目。

3.2 智能制造柔性生产线

随着生产企业的转型升级，对智能柔性制造工厂的需求不断增强，为满足高效率的生产、加工、检测、仓储和物流等使用需求，将数字化柔性制造系统引入教学中，利用先进的控制与信息化管理软件，将各种数控加工设备、工业机器人、智能立体仓储系统、AGV小车、检测系统和传输装置等一系列硬件设备进行集成，实现人、加工件与机器的智能通讯与协同工作，做到“人机一体，智能制造”。

该智能柔性制造生产线可根据生产订单下发，实现不同产品的加工，整个系统利用现场总线技术、RFID技术、机器人技术、CNC技术、图像识别技术、数字化协同制造技术，实现数控机床与PLC通信、工业机器人等设备进行协同工作、远程故障诊断与数据查询等。构建离散制造智能化生产系统，实现从传感器（包括RFID）、执行器到PLC到MES直至服务层的纵向集成，展现“中国制造2025”核心要素和核心价值。

3.3 现代控制系统安装与调试实训装置

为了培养高职学生的实践动手能力，提高学生的电气控制方面的职业技能，引入“亚龙YL158GA1型现代电气控制系统实训考核装置”提高学生的实践动手、维修排故以及职业素养能力。

电气控制系统实训考核装置要结合生产实际和职业岗位的技能要求，按照职业院校的教学和实训要求研制和开发产品。该实训考核可用于高等职业学校的机电设备安装与维修、机电技术应用、电气运行与控制、电气技术应用和电子电器应用与维修等专业的教学工作中。主要由机械运动模块、继电模块、仪表显示模块、按钮单元、组态模块、特种电机单元和通信单元等组成，可以完成触摸屏的参数设置、触摸屏的简单界面制作、触摸屏TPC7062K与SMART200以太网通讯、S7-300与触摸屏TPC7062K通迅、S7-300与SMART200以太网通讯等项目的学习任务。

该设备能满足高等职业院校机电类专业相关课程实践教学和专业综合实训的需要，对培养机电一体化技术、机械设计与自动化和电气自动化等专业学生的职业核心能力有很大帮助。同时，该设备是全国高职院校职业技能大赛指定设备，能够满足技术培训及职业竞赛的需要。

4 结语

为贯彻落实《制造业人才发展规划指南》精神，推进智能制造技术的快速发展和应用，探索职业教育人才培养新模式，促进职业教育与智能制造的深度融合，为适应京津冀一体化的高速发展以及“中国制造2025”在智能制造业的对机电一体化专业人才需求，解决专业技能人才的培养与企业岗位达到“零对接”的问题，根据区域经济发展方向，突出生产性教学，建设生产性实训基地和数字车间，建立立体化智能工场，提升实践性教学环节的主体地位，形成“职业化”的培养培训和鉴定体系，进一步加强校企合作，加强教师队伍锻炼，为培养具备较强综合职业能力和现代化高新技术操作型高素质机电一体化专业人才奠定坚实的基础。