“1+X”证书下工业互联网应用教学案例设计<br/>——以武汉城市职业学院为例

“1+X”证书下工业互联网应用教学案例设计
——以武汉城市职业学院为例

2022-08-13熊燕帆

无线互联科技 2022年10期

熊燕帆，王琪

（武汉城市职业学院，湖北武汉 430070）

0 引言

2019 年,教育部印发了《关于在院校实施“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点方案》的通知,在职业院校、应用型本科高校开始积极稳妥推进“1+X”证书制度试点工作,启动学历证书+职业技能等级证书制度试点,即“1+X”证书制度,鼓励学生在获得学历证书的同时,积极取得多类职业技能等级证书。启动“1+X”证书制度试点是促进技术技能型人才培养模式改革、提高人才培养质量的重要措施,对于推进教育现代化以及建设人力资源强国具有重要意义［1］。

“1+X”证书制度为高职院校“三教”(教材、教法、教师)改革提供了很好的实现途径和方法,实现了学历证书与职业技能等级证书对接［2］,对高职院校人才培养质量的提升具有重要意义［3-4］。在此背景下,本文基于“1+X”工业互联网实施与运维职业技能等级证书中学生需掌握的知识点,设计了一个基于汽车生产线的工业互联网综合案例,对于学生掌握“1+X”工业互联网实施与运维职业技能有很好的帮助。

1 案例分析

以汽车生产过程作为教学实施对象,本研究对汽车生产流程和检测过程进行分析。本设备所设计的汽车生产过程,需要经过的生产和检测工序有:取出原料,车身加工,检测高度是否合格,检测颜色,取出车底座,车身和车底装配,判断是否合格,合格商品入产品库、不合格商品入废料库。通过对一段时间的汽车生产过程进行数据分析,判断该汽车生产线的设备运行效率,进而为后续如何提高产能、预测设备故障时间起到了很好的参考作用。汽车生产线生产与检测具体流程,如图1 所示。

图1 汽车生产线流程分析

2 案例知识点技能分析

本汽车生产过程案例所包含的知识技能点有:工业现场数据采集、工业数据边缘处理应用、工业数据上云与维护、云平台算法模型应用4 大块知识技能点,知识技能点具体详解,如图2 所示。

图2 汽车生产线典型案例知识技能点分析

2.1 工业现场数据采集

工业现场数据采集主要研究工业现场终端各类传感器、I/O 点等终端的数据如何采集到工业网关并正常显示。本“1+X”证书主要考察3 类网关(PLC 网关、OPC 网关、CNC 网关)的数据采集。在采集数据之前,技术人员需要先了解工业互联网的架构、工业现场通信基础知识以及常见的工业设备。本案例主要体现PLC 网关的数据采集过程和方法。

2.2 工业数据边缘处理

工业网关最有价值的一个功能就是提供边缘计算服务。边缘计算的应用程序是在数据源头边缘侧发起的,减少了数据在网络上转移的过程,所以速度也会更快。工业数据边缘处理包括对边缘算法的语法基础学习,通过实际案例真正了解如何应用边缘计算算法解决工业现场问题。本案例是通过判断所生产的汽车是否合格进行边缘计算。

2.3 工业数据上云与维护

工业数据上云主要是指如何将工业现场数据通过工业网关上传到上位机服务器,便于对数据进行分析和处理。本研究需要了解目前业界已有的主流工业互联网平台都有哪些,并以徐工汉云工业互联网平台为例,展示如何将工业网关采集的数据上传到云服务器端,并介绍如何维护数据,如何以云组态的形式展示所采集的底层数据。

2.4 云平台算法建模

工业现场数据上传到工业互联网平台后,需要对数据进行分析和处理,才能将海量的数据变成有价值的信息。这个过程其实融入多种技术,但本证书需要学生掌握的知识点显然不可能包含所有工业大数据的内容。本证书所体现的是如何通过算法建模将海量数据进行统计、分析和处理,得到统计后的结果,轻量化展示工业大数据处理的价值。

3 综合案例设计

通过以上汽车生产线的案例分析及知识点分析可知,整个案例要传递给学生的知识点很多,但由于边缘计算和算法建模使用的语言相同,都是基于Javascript脚本语言进行程序编写,所以在教学过程中,为了让学生更快上手参与编程和实操,通常在边缘计算和算法建模两个模块经常使用相同的教学案例(温、湿度的判断和结果上报,汽车装配过程是否合格的判断和结果上报)。从教学的知识点内容上看,这是可行的,但从学生对工业互联网流程的理解上看,它并没有体现工业互联带来的价值,不能让学生充分理解边缘计算和算法建模这两个知识点的使用场景,容易让学生误以为这两个知识点使用场景是一样的。但实际情况是,在工业生产中,两者的使用场景完全不同。

为了体现这一区别,本文以汽车生产线为例,模拟汽车生产过程中的流程,将边缘计算和算法建模这两个知识点融入其中,体现两者应用场景的区别。本综合案例在学生学完所有知识点后,以综合案例的形式让学生参与实操,体会工业互联网给工业生产带来的价值。