智能制造背景下高职数控加工实训教学改革研究

石磊

摘   要：为了更好地适应产业发展所需，文章就智能制造相关企业对数控加工专业人才的需求展开分析，并以此为基础探索高职数控加工实训教学改革路径。高职教师应采用递进式项目教学法实施案例教学，并有目的性地改革教学手段，通过教学体系的完善与优化，实现对数控加工专业人才的更好培养。

关键词：智能制造;高职;数控加工;实训教学改革

1    智能制造背景下数控加工发展现状

智能制造背景下，数控加工最显著的特征为与工业机器人的组合，即在工业机器人的帮助下完成上下料与工序间转换的加工辅助工作。采用不同的使用与生产方式，1台工业机器人可替代1～3名工人，以下是当前两种较为典型的工业机器人应用方式。

1.1  机器人固定式

机器人固定式即机器人固定且以其为中心，各型机床分布在其周边加工各类零件，可以是1对1、1对2、1对3等方式，图1为常用形式。根据加工工序，1台工业机器人在中心与相同或不同类型的机床实现1～N道工序的串联组合[1]。

1.2  机器人移动式

机器人移动式即机床按一定规则排列，工业机器人在其周围移动，对各类零件进行加工，同样可以是1对1，1对2，1对3等方式，图2为常用形式。根据加工工序，1台工业机器人在周边与相同或不同类型按某种规律排列的机床实现1～N道工序的串联组合。

两种数控机床与工业机器人的组合方式可结合加工所需与场地等因素灵活选用，标准为用最低的成本、在最短时间内完成质量最优的零件加工。

2    智能制造相关企业对数控加工人才的需求

对于高职院校而言，怎样为智能制造提供更好的服务，进行与制造业发展所需相适应的人才培养，需要展开深入的研究。在“中国制造2025”所带来的机遇与挑战并存的背景下，培养以智能制造为面向对象的数控加工专业人才，既是专业发展所需，又是为企业输送优秀智能制造人才的重要渠道。对此，出于掌握高职数控加工专业发展与建设现状、了解智能制造相关企业对数控加工人才需求等的目的，以智能制造大中小型数控加工企业员工、从事智能制造工作的高职数控加工专业毕业生为对象，展开关于智能制造方向数控加工人才需求及其培养的调研，取得以下调研结果。

（1）企業的数控化发展水平非常快，特别是在汽车制造与航空航天等领域，智能制造生产线以及智能制造单元等正在逐渐对传统的制造方式进行取代。近年来，数控加工设备正在由功能单一的数控车铣床与加工中心向五轴联动、六轴联动以及车铣复合迅速转变，企业的经济效益由此实现大规模的增加。此外，智能制造企业加快并扩大了对智能制造系统与开放式数控加工系统等的应用，数字化车间逐渐形成。伴随着大环境的改变，企业呈现出飞速发展之势，要想培养出与企业发展所需相适应的智能制造人才，高职院校必须紧紧跟随时代发展的步伐[2]。

（2）智能制造并非简单的机器对人的替代，对于智能制造相关企业而言，他们对机械复合型人才的需求量大幅度增加。调研数据指出，80%的智能制造企业正在致力于智能化的升级与改造，分析这一发展趋势，5年内企业对智能制造相关人才的需求必将越来越大。此外，调研结果进一步表明，企业对高水平的数控加工人才同样有着迫切的需求，当前，较多的智能制造企业面临着懂工艺、精编程、能维修、会控制的高水平数控加工技术人才欠缺的难题。

3    基于智能制造的高职数控加工实训教学改革

五轴加工中心、车铣复合中心、3D打印等新技术的出现对制造业的迅速发展形成推动，产品的生产在精度上实现了新的突破。对此，高职数控加工专业需要进行实训教学的改革，在教学过程中将新技术引入，让学生更好地同世界接轨，通过在教学计划研究中应用新技术，适应学生乃至社会发展所需。以计算机辅助设计/计算机辅助制造（Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing，CAD/CAM）技术为例，其以现代计算机图像处理与网络等技术为支持，在数据库中集成各种图像数据、工艺信息以及加工数据，进行高度一体化的信息处理，为现代化制造理念提供支持，成为现代工业制造的基础。高职院校应以原有的数控加工实训为基础，改革教学工作，不断完善与优化教学体系。

3.1  采用递进式项目教学法实施案例教学

以零件加工实训教学为例，划分初级、中级与高级3个梯度层次，采用案例的方式进行教学内容的讲解。学生分成不同的小组，各小组分别领取任务案例，以团队协作的形式完成各小组的任务。在实训教学环节，教师应做好准备工作，为学生提供具有指导意义的典型加工案例、难度等同但内容不同的案例加工图纸等资源。高职院校应配备职业技能鉴定题库，教师以题库中的案例为主，根据不同的加工图纸为学生讲解案例。

3.2  改革教学手段

以案例教学为主要的教学方法，通过案例的讲解让学生更好地了解与掌握数控加工程序编制，将他们的学习热情充分地激发出来，提高其动手能力，以胜任程序编写工作。教师通过对案例的分析与讲解，让学生更好地思考，培养其举一反三的能力。

在数控加工的机床操作部分，可以让学生使用数控加工仿真软件系统，进行虚拟环境下的模拟与加工操作，之后，将经过模拟实验所确定的数控加工程序导入到实际的数控加工机床中，进行实体加工与处理。

在实训教学环节，教师应将示范教学的作用发挥出来，学生对教师的讲解与示范进行认真学习与观察，在示范结束之后，学生主动练习使用数控基础加工设备。在实际的案例讲解过程中，学生能够掌握相关问题的解决方法，教师可针对不同的问题与解决方法，分类别地向学生下发加工案例，让他们基于所学知识进行加工与处理，培养问题解决能力以及数控加工技能与技巧。出于对数控加工设备数量有限的考虑，实训环节应采取轮换式教学模式，以班级为单位进行实训教学大组的划分，之后，将大组进一步划分为小组，开展有针对性的实训教学。

4    结语

高职院校数控加工专业实训教学体系的制定与实施应遵循密切结合社会发展所需的原则。分析当前社会的发展现状，我国正处于智能制造的发展背景下，高职数控加工实训教学同制造业就业市场有着十分密切的联系，在当下，应服务于智能制造相关专业的人才需求以及数控加工专业的培养目标来进行教学工作的改革。实际上，高职数控加工实训是学生在校的一个重要实践项目，教育教学与改革工作者应采取相应的手段与措施，让学生在实训中真正学有所得，懂得怎样将理论与实践更好地结合起来，顺利迈向自己的工作之路。

[参考文献]

[1]李晓峰，李彩霞.高职数控加工类课程的开放实训教学探索[J].科教文汇，2018（5）：101-102.

[2]潘东.面向智能制造方向数控技术专业人才需求及对策研究[J].科技视界，2018（24）：82-83.