高职院校智能制造实训基地建设内涵研究

臧焜岩 孔维军 王亮

摘  要：职业教育要紧紧以智能制造为抓手，打造创新型职业教育发展新模式，搭建产业领域的数字化、智能化车间，构建信息技术与制造系统深度集成的智能制造实训基地，实现传统制造业技术技能人才培养转型升级的新战略。

关键词：智能制造;数字化;集成;实训基地

中图分类号：G712     文献标识码：A    文章编号：2096-3769（2020）02-026-04

一、智能制造的内涵

（一）智能制造的实施系统

智能制造的实施是一项系统集成工程，利用信息技术与制造系统的端与端、纵向、横向三项深度集成，采取过程数字化作为实现智能化的技术基础，实现制造系统集成优化自我选取的生产过程。在生产环节、创新环节、供应管理环节等领域建设数字化、智能化制造应用，进而实现高效优质、最低成本生产模式，展现出信息技术与制造系统互联互通深度集成的智能制造。

（二）智能制造本质特征

智能制造本质就是通过数据有序流动来解决生产变量控制，实现自我学习组织优化能力，减少决策过程中不确定性带来的危害。它通过CPS搭建设备联网与数据采集通道，实现设备数据互联互通，体现生产过程协同优化的核心内容，应用虚实融合实现高效、优质、绿色、环保的智能生产愿景。

二、建设智能制造实训基地的必要性

（一）是实现服务国家发展战略的需求

1.智能制造是全球制造业发展趋势

工业机器人、人工智能等技术应用已经成为制造业数字化、智能化转型升级的重要抓手和努力方向。它是建设数字化智能实训基地的基本内容，它是体现信息技术与制造系统深度融合的实践基地，它是体现高职院校培养具有信息控制与制造技术驾驭双元化人才摇篮，时代要求建设智能制造实训基地的任务刻不容缓。

2.数字化的建设是实现智能化的基础

智能化发展模式是国家职业教育发展的终极方向。高等职业教育要强化为产业经济服务的特性，不断融入产业升级的技术活动中，建立产业需求的智能制造实训基地，探索基地建设发展内涵，符合国家职业教育的发展方向，利用基地培训人才提升能力，有利于《中国制造2025》规划实施。

3.培养智能制造人才是先进企业的需求

通过对十几家大型公司调研发现，企业对智能制造方面的人才愿景迫切，需求大量具有智能制造理念和高技能的人才来操纵管控设备。操作者现场具备掌握每台设备状态运行参数可知可控能力、生产的每个产品异常信息可查可溯能力。基地建设为这些产业提供高素质技能人才就变为可行，实现基地就是车间的场景无缝转换。

4.实现信息技术与制造技术深度融合的重要平台展示窗口

建设只能制造实训基地是充分展现信息技术与制造工艺深度融合，实现信息技能教学的核心操作空间，充分实现信息数据流与设备参数之间深度纵向集成，改变设备“聋哑傻”的状态，实现数据可视化的采集;实现对机器人、数控机床及AGV的全流程的智巧化的管理控制，体现CPS灵魂深邃。

三、智能制造实训基地建设的内容

（一）智能制造实训基地系统建设

1.智能制造系统

由设备控制层、设备物联网层、执行层、计划层四维度系统组成。设备控制层由数控机床、工业机器人、AGV小车、立体仓库等设备构成，体现实体层面的技术集成;设备物联网起到信息系统互联互通的桥梁作用，通过机床联网通讯系统、数控程序管理系统、编程与仿真系统、设备监控与数据采集系统、大数据分析与决策系统支持实现设备的数据互联互通;执行层系统彰显顶层设计内容，体现协同管理、数据采集分析、提取的功用，为实施者提供科学依据的环节;计层具有实施生产计划、产品完工质量实时监控功用。

2.四个维度系统

从产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、信息管理、设备维护等环节实现了人、机、料、法、测的信息互联互通，系统内部数据有序的流动体现智能制造内涵，重点体现“智”的信息。

（二）智能制造实训基地内容建设

1.构建智能化生产体系和生产过程实现所需要的信息及技术融合系统

智能化生产体系和生产过程实现所需要的信息体现设备主体包含智能化机床、工业机器人、AGV小车、热处理设备、FMS生产线、三维坐标测量仪器等数字化设备，实现精准化生产。技术融合系统体现利用信息技术实现设备主体的互联互通，实现数据采集、数据分析可视化操作、建立赛博系统实现设备与信息技术深度融合，搭建数据在设备、信息系统之间有序流动的桥梁，体现高级智能SoS作用，实现《中国制造2025》所倡导的高质量、高效率、低成本的制造生产新型式，彰显信息技术与制造业深度融合所带来的颠覆性产业变革。

2.智能制造实训基地建设重点体现设备系统“不聋、不啞、不傻”

改变传统实训设备系统不融通、信息数据不流通、系统不兼容等现象，实现生产信息端到端、纵向、横向三项集成，充分体现智能制造实训系统内自动集成制造参数信息能力，同时还具有对外传递信息的技术能力，解决设备“聋”缺陷;利用信息技术实现设备运转远程实时监控，数据自动采集、故障预知判断、工艺路线参数工作正常与否的信息通知能力，将设备“哑”的现象用科学方法改变，从“聋、哑、傻”工作模式升级为数字化、网络化，智能化的工作模式，体现设备与信息高度融合。智能制造实训系统建设采用一台主机控制器联络控制整个数控设备系统，实现程序内容传输、编辑与仿真、刀具数据库数据管理、加工数据的技术分析，整合设备信息数据流的有序流动，做到互联互通融入赛博系统，成为数字化、网络化、智能化系统关键部分，从源头上根治设备“傻”现象。

3.以资源优化为根本目标

基地建设要体现资源利用最大化，要优化制造资源要素，减少实施过程中不确定性，提升资源使用配置效果，通过不同级别的CPS构成物联网实现信息纵向集成或端到端集成，体现人机协同、机机协同、人人协同智能化生产模式，适应今后制造业变革需求的新模式，提升数据流在制造业的应用。

4.探索出实现制造系统与信息技术结合的关键点——数据流动

该体系建设突破以往实训基地建设模式，重点打造信息技术如何与制造系统集成，利用信息技术解决生产存在实际问题，利用信息数据流来降低生产中随机不确定性因素的影响，化解复杂系统的不确定性。这个信息一定是包含流动的数据（工艺参数流、设备动态流、预判故障流、生产数据流、产品测试流、人力储备流），实现在大量数据流中捕捉到最优的数据，在最佳时间用最优化方式传递给正确的人和设备，方便快捷解决生产过程中不确定性问题，提高生产质量与效率。

5.构建工业互联网应用平台

工业互联网应用平台，具备精确准时、高效流动的数据采集体系，打造出人、机、物互联互通信息有序高效流动的技术软件，改变传统制造业模式设计、生产、管理和服务方式，实现资源配置效率高效集成，实现以功能服务为核心，体现工业互联网应用平台是智能制造的关键软件平臺，探索实现工业互联网有效应用智能制造的途径。

（三）智能制造实训基地建设内涵特色

第一，我院与企业共同创建了数字化智能制造生产线，占地4500m2，整套生产线基于设备物联网、信息技术与制造系统融合的环境条件下运转，设备物联网通过RS232接口实现双向并发通讯，支持各类型的数控机床，可实现远程请求和传输，数据管理完全透视化，利用DNC系统进行程序编辑与刀位轨迹三维仿真，MDC系统准确客观实时对设备进行数据采集和技术分析，支持库卡、ABB、新松等工业机器人运转，能体现工业互联网与CPS系统在制造业中具体应用。第二，创建的数字化智能制造生产线最大特点是设备物联网与MES系统的深度集成。整个系统的基础数据层、数据集成层、资源管理层、生产管理层、输入输出层、业务应用层实现纵向集成和端到端集成，实现设备互联互通，数据采集齐全准确，精确提供科学决策依据，且该系统采用先进的B/S架构，可根据不同需求快速配制实施生产。第三，智能制造实训基地创建协同生产、定制化服务的精髓。该实训基地通过数字化建设、数字化管理，利用信息系统做到排产、最优工序执行、刀具优化调配、原材料配取、产品质量检测内容等精准实施，实现各种层面信息流的集成与协同。深刻突出智能生产内容。第四，智能制造实训基地创建虚实融合，数字孪生的智能生产场景 ，开启生产制造新模式，改变了传统制造业实训基地建设管理模式，做到了虚实世界融合、数字孪生共建精准映射的情境，更好体现人机共融。完全实现机器思索、推理、归纳能力与人的学习能力相融合，彰显人机协同处理决策能力，体现人机协同生产过程人所必需具有的职业能力和本领，体现智能制造实训基地建设核心要素内容。它的建设不仅是生产方式变革，还是构筑智能制造空间的核心系统特征，实现智能生产重要方式。

（四）智能制造实训基地建设作用

智能制造实训基地建设为实现《中国制造2025》提供了职业能力实践平台。基地建设为人才培养体系建设提供示范引领作用，它改变先前传统实训基地建设内容，为职业学院推行智能制造实践模式提供了企业级真实场景，极大促进学生职业技能、专项管控信息技能、职业素养能力提升，引导职业院校按照标准实施。智能制造实训基地建设重点突出数字智能的特点，构建以服务为中心的科研创新平台。基地创新功能包括科研技术服务、产品设计定型集成、工艺参数集成以及建设CPS为核心的生产管控交互平台，突出智能生产的内在精髓。智能制造实训基地建设为智能制造人才培养体系建设提供实践平台，搭建出制造业智能化转型升级的实践平台，构建出数字化、网络化、智能化制造业高技能技术人才实践平台，构建出智能制造生产流程面向的职业岗位群，构建出涵盖机电一体化、智能制造技术、电子信息等专业领域的教学、研发和服务体系，满足《中国制造2025》对双元人才的需求，实现职业教育服务国家战略的定位。

总之《中国制造2025》是国家赋予高职院校提升服务国家战略的新使命，高职院校建设智能制造实训基地是时代必然要求。规划的实施为我国制造业转型升级提供具体发展的途径，提供新的发展思路与内涵，高职院校一定紧密结合规划，在职业教育领域中开拓创新，建设出具有数字化、网络化、智能化的智能制造实训基地，体现信息技术与制造系统深度集成的平台，不断探索符合新时代中国特色智能制造实训基地内涵建设内容，为培养具有信息操控能力的高技能技术制造业人才提供坚实物质保障，为实现《中国制造2025》不断奋进。

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