中职数控技术专业智能制造综合实训室建设的研究——以广西工业技师学院为例

何建宁，杨剑锋

（广西工业技师学院， 南宁 530031）

0 引言

《中国制造2025》国家战略的提出及全球“工业4.0”的到来，带来新一轮的科技革命和产业变革，对于中职学校来说是机遇，同时也面临着挑战[1]。数控技术是装备制造技术的重要组成部分，是制造业实现智能制造的基础，是提高制造业的产品质量和劳动生产率不可或缺的重要手段，作为中职学校，担负着数控技能人才培养的重要责任和义务，关乎“中国制造”走向“中国智造”的速度进程。相对其他专业而言，数控技术专业设备的投入要高得多。现在很多中职学校教学实训配置的还是传统加工的普通车、铣床，数控车、铣床，三轴加工中心等设备，相对“智能制造”而言，基本的硬件设施难以达到要求[2]。

技能大赛是实现职业院校教育与行业企业实践深度融合的有效途径，赛项设置目的是通过比赛，引领和促进职业院校专业建设与课程改革，推进校企合作，协同产业发展，深化产教融合，体现出现代职业教育鲜明特点[3]。本文以全国智能制造应用技术技能大赛——“切削加工智能制造单元安装与调试、切削加工智能制造单元生产与管控、精密模具智能制造单元综合应用” 竞赛项目任务为载体，大赛技术平台主要设备技术标准为依据，进行中职数控技术专业智能制造综合实训室建设，紧贴数控加工技术的发展方向，重点培养高层次、高素质的复合型技能人才。

1 建设思路及布局

1.1 建设思路

（1）硬件建设。依托全国智能制造应用技术技能大赛，“以赛促教，以赛促学”，参考大赛技术平台主要设备参数，利用学校现有的部分数控机床和机器人实训设备，如表1所示，建设数控技术智能制造综合实训室，达到可节约建设资金的目的。

表 1 现有数控机床和机器人实训设备清单

（2）软件建设

结合学校文化特点，实训室建设要与企业生产环境接轨，融入企业文化建设内涵，引入现代企业的运行机制，包括职业氛围的营造、岗位设置、生产方式、技术标准、管理规范等，让实训学生进入实训室就体验企业生产车间的感觉，提前适应企业生产环境。

（3）校企合作

加强与企业的沟通和合作，建立校外实训基地，面向企业岗位需求制订合理的人才培养目标，设置和开发专业课程，聘请企业既有一定理论水平又有丰富实践经验的工程技术人员或高水平技术工人担任兼职教师，按企业的用人标准培养和考核学生，定期安排教师到企业实践等，与企业实现互助共赢。

（4）师资队伍建设

结合智能制造综合实训室建设，同步进行数控技术专业师资培训。可安排2-3位骨干教师全程参与实施实训室建设，通过“做中学，学中做”，拓宽和优化教师专业知识结构，为实训室建成后教实训项目的及时实施及设备维护与管理提供师资力量保障。

1.2 布局

以智能制造技术推广应用实际与发展需求为设计依据，按照“设备自动化+生产精益化+管理信息化+人工高效化”的构建理念，将数控加工设备、工业机 器人、检测设备、数据信息采集管控设备等典型加工制造设备，集成为智能制造单元“硬件”系统，结合数字化设计技术、智能化控制技术、高效加工技术、工业物联网技术、RFID 数字信息技术等“软件”的综合运用，构成数控技术智能制造综合实训室。实训室具备零件数字化设计和工艺规划、加工过程实时制造数据采集、加工过程自动化、基于 RFID 加工状态可追溯以及加工柔性化等功能。如图1所示。

2 建设方案与实施

智能制造综合实训室基于金属零件切削减材领域、着重突出项目集成及应用技术，满足全国智能制造应用技术技能大赛（精密模具智能制造单元综合应用、切削加工智能制造单元安装与调试、切削加工智能制造单元生产与管控赛项）对于平台的技术要求。

智能制造综合实训室应用MES 、ERP系统互联，通过加工中心、三坐标测量机、EDM火花成型机、斜床身数控车床、ROBOT工业机器人、陈列式料库、RFID信息识别系统、自动化工装夹具可实现生产模块化、多元化的管理。通过信息识别系统RFID、CCD机器视觉、传感器、无线传输等多种物联网先进技术，实现设备间自动上下料、抓手自动互换、自动分解、品质管控，高效完成零件加工、传送等工序。同时具备仓储物资入库、移库、盘点、出库等全过程的动态、精确化的管理。

2.1 精密模具智能制造单元综合应用

精密模具智能制造单元综合应用功能区域布局效果图如图2所示，可在该区域训练学生应用智能制造单元进行模具的智能加工与成形。内容包含：模具智能制造虚拟单元搭建、模具CAD、模具成型性 CAE 分析、模具零件CAM 编程、虚拟加工与成形 MES管控等5项工作任务。主要硬件、软件配置清单如表2所示。

表2 续

图 1 智能制造综合实训室布局示意图

图 2 精密模具智能制造单元综合应用布局效果图

表 2 精密模具智能制造单元主要硬件、软件配置清单

2.2 切削加工智能制造单元安装与调试

切削加工智能制造单元安装与调试功能区域布局效果图如图3所示，可在该区域训练学生应用智能制造单元进行主要硬件设备和控制系统的安装与调试，并实现智能制造单元的安全高效运行。内容包含：数控设备的安装与调试、在线检测单元的安装与调试、工业机器人的安装调试和编程、切削加工智能制造控制系统的安装与调试、智能制造单元与 MES系统的联合调试、规定零件的切削试运行、切削加工智能制造单元虚拟仿真等7个主要工作任务。主要硬件、软件配置清单如表3所示。

图 3 切削加工智能制造单元布局效果图

2.3 切削加工智能制造单元生产与管控

切削加工智能制造单元生产与管控功能区域布局效果图同“安装与调试”，如图3所示，可训练学生应用智能制造单元进行智能加工，实现“生产精益化+设备自动化+管理信息化+人员高效化”。内容包含：智能制造系统架构、智能制造单元虚拟仿真、零件数字化设计与编程、机器人编程、智能制造控制系统的联调、零件智能加工与生产管控等6项工作任务。主要硬件、软件配置清单同“安装与调试”，如表3所示。

表 3 切削加工智能制造单元安装与调试主要硬件、软件配置清单

3 实训项目开发

以智能制造技能大赛竞赛内容为载体，结合专业岗位需求，遵循一体化课程技术开发路径进行实训教学项目开发[4]，采取项目教学、任务驱动、教师指导学生自主创新性学习和研究，力求达到“学赛一体，岗课融合，学做合一”，实现培养学生良好职业素养和提升综合职业能力。智能制造综合实训室建成后，日常教学可开展的实训项目名称可参考如表4。

表 4 智能制造综合实训室实训项目名称

4 结束语

智能制造实训室建设紧扣“中国制造 2025”的主攻方向[5]，具有鲜明的特色和先进性，建成后可提升学校的专业实力，有利于吸引更优秀的学生资源和教师队伍，可提升学校的整体品牌形象。该实训室涵盖了数控、机器人、机械、电子、电气、自动化、控制、计算机、软件、信息系统、统计、管理等多学科领域的知识，还可作为学校跨专业的综合教学实训平台。实训室既可以用于日常教学、技能大赛，也可用于实际生产加工，可使学生的能力与企业对智能制造人才的需求相吻合。智能制造单元各个软、硬件模块具备良好的开放性，基于此平台，相关专业师生可进行更深入的自主科研工作。