高职机械专业毕业设计模式的研究与探索

王敬 丁明伟 张政梅

摘 要：毕业设计是高职工科类专业非常重要的教学环节，但多数院校照搬本科院校毕业设计的模式，缺乏实践性。本文分析了目前高职工科类专业毕业设计的研究现状及存在的问题，在调研互联网背景下企业需求的基础上，基于产教融合、校企合作，提出了适合高职机械专业的“工业乐高”毕业设计与制作模式，并进行了具体的研究与探索。

关键词：产教融合 毕业设计模式 “工业乐高”

课 题：本文系山东省教育科学规划创新素养专项课题一般课题“专创融合视角下智能制造技能型创新人才培养策略研究”（课题编号：2022CYB337）、山东省教育科学“十三五”规划2020年度课题“《悉尼协议》视域下高职高端装备制造高水平专业群建设路径研究与实践”（课题编号：2020ZC343）的阶段性研究成果。

高职机械类专业的教学标准明确指出，毕业设计是工程类专业学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，高质量的毕业设计能培养学生的创新意识和综合职业能力。但目前相关部门对于高职阶段的毕业设计还没有专门的规范和要求，因此职业院校的毕业设计大多照搬本科院校毕业设计的模式。在产教融合背景下，职业教育作为一种类型教育，需要探索和研究高职阶段毕业设计的独特模式。

一、高职院校工科类专业毕业设计的研究现状

目前，关于高职院校毕业设计模式的研究成果比较多：江南大学学者徐颖秦提出以创新基地为依托建立创新型毕业设计模式；学者李二超探索了基于开放式实验平台的创新型毕业设计模式等，其研究体现了毕业设计以产品为契合点，推动校企合作的导向和趋势。

学者曾欣、刘泽敏等人以宜宾职业技术学院模具专业为例进行了基于企业产品的高职模具专业毕业设计模式改革研究与实践，学者庞兴华等人开展了“以产品生产为主线”的机械类毕业设计模式的研究与实践。

云南工程职业学院学者赵静以职业培养目标的视角，进行了以项目驱动的毕业设计教学模式研究：以岗位技术应用能力为主线来设计毕业设计项目，以完成实际工程项目为目标，将项目任务拆分到整个教学阶段的各门课程中，毕业设计作为最终的考核。

学者文清平以高职焊接专业为例探讨了传统的毕业设计与基于产品的毕业设计与制作两种形式的区别，通过焊接专业的实践凸显工程类专业毕业设计与实物制作在培养学生创新能力方面的优势。

学者王国东从实物制作的角度分析了如何提高电子类专业本科毕业设计的质量，即实物制作在选题上要难度适中、真实，选题可以来自教师的科研项目、企业的横向项目、学生所签约的单位，还要为学生提供实物制作的平台。

综上所述，国内目前对高职院校工程类专业毕业设计模式的研究成果主要分为以下几类：一是基于团队项目式、任务驱动型、企业产品型、全生命周期型等不同类型校企联合，指导毕业设计模式的探索与实践；二是基于实物制作开展的集设计、制作、安装、调试于一体的毕业设计与制作的流程研究及过程控制；三是基于产学研、创新基地、开发实训平台的机械设计模式改革的案例研究。

二、高职机械专业毕业设计存在的几方面问题

目前高职机械类专业毕业设计在设计模式、选题、设计内容、毕业制作载体等各个方面存在诸多问题。

一是选题缺乏实际背景，不能有效地解决实际工程问题。

二是设计与制作的流程与企业真实的明确客户需求—设计—生产—检验的制造流程差距较大，不能有效培养学生的综合职业能力。

三是设计与制作周期过长，方式落后，不能有效对接产业群新技术、新工艺、新方法。

四是制作成本高，设计作品闲置，零部件不能反复循环利用。

三、工业互联网背景下制造类企业设计与制造模式的变化

近年来，数字化转型已经成为实体经济稳定发展的关键，目前我国大力推动工业互联网建设，现有工业互联网平台超过80个，各类工业App数量超过35万个，基于互联网的设计与制造模式成为制造业发展的新动能。

“互联网设计”是一种基于云协同研发的新业态新模式，能帮助中小微企业解决装备水平低、创新能力弱、转型升级难等痛点难点问题。工业互联网平台承载了研发需求定义和拆解、研发团队在线定制、跨地域协同研发、工业软件云应用、研发数据公有云存储等功能。

云制造将实现产品开发、生产、销售、使用等全生命周期相关资源的整合与共享服务。通过互联网平台巨大的制造资源池将不同需求连接在一起，用户可以便捷地共享制造资源服务，降低运行成本，提升快速反应能力。

云制造包括企业内部“私有云”应用和企业外部“公有云”协同两种模式。在一个大型集团企业内部，各种与企业运作有关的资源，例如设计、仿真、设备等，均可以利用云制造实现共享，避免或减少重复投资。

制造业作为实体经济与数字经济深度融合的产业，工业互联网恰恰就是实现制造业从中低端迈向中高端的重要保障和支撑。

笔者通过对区域内高端装备制造业产业链企业的调研，了解到在工业互联网背景下制造业企业的设计与制造流程。在该领域中，各产业链分工明确，很多組件是由供应商企业提供零件及图纸，零部件在三维建模时可以像标准件一样在企业提供的模型库或者共享的制造平台上调用。类似怡合达、SMC等上游企业向采购企业提供三维模型库，制造云平台、3DSource、MISUMI、GearTrax、迈迪网等共享资源平台也提供供应商模型，注册企业可以直接下载、调用库中零件，进行设计与装配，让设计更便捷，缩短了研发与制造的周期，降低了开发难度，也节约了资源。

基于工业互联网的设计与云制造新业态给机械专业的教学带来了新的机遇与挑战，也为机械专业毕业设计的改革指明了方向。

四、新背景下机械专业毕业设计模式的研究

在现有机械专业毕业设计中，为解决高职学生兴趣低、难度大、周期长、费用高、效果差的问题，提升毕业设计与制作的质量，强化产教融合、校企合作对职业院校改革的引领作用，贴合真实的生产模式来优化毕业设计的流程，在毕业设计与制作的过程中应体现以下几个基本要素：面向真实情景的选题设计、跨学科的知识融合、基于核心零件创新设计的实物制作、小组合作探究学习形式、双导师对过程的监控反馈机制、以创新能力培养为导向的教育理念。基于上述要素的要求，笔者研究了 “工业乐高”的毕业设计与制作模式。

第一，基于企业真实项目的实际工程问题进行选题，把毕业设计作为深化校企合作、协同育人的重要环节。

第二，借鉴企业供应链协同设计的理念，在模型设计阶段，学生可选用供应商提供的插件或互联网公开资源、降低毕业设计的难度。

第三，在制作阶段，采用通用零件模块化、常规零件校内实训设备加工、特殊异形零件3D打印的方式，通过零件分类制作，有效降低毕业设计的制作成本与周期。

毕业设计的选题、耗材提供、零件加工与制作的全流程都与企业深度合作，通过与企业合作建立通用零件、典型零件“工业乐高”平台及实物库，建立可以反复使用、适用于不同功能的“积木块”，节约缩短毕业制作的成本与周期。

五、小结

毕业设计与制作是校内学习的最后环节，是学生顶岗实习前的实战练兵，重在培养学习者的创新能力、动手能力。笔者在阅读大量文献和分析现有机械类专业毕业设计模式的基础上，通过对制造业企业在工业互联网背景下的设计与云制造模式的调研分析，提出“工业乐高”毕业设计模式，达到智能制造减周期、真实项目提兴趣、合作学习降难度、模块拼装节成本的效果。

“工业乐高”毕业设计与制作模式有以下特点：跨学科的知识整合、面向真实情景的选题、基于开放平台的设计、以模拟组件库与实物组件为载体、实物制作外化的呈现形式、小组合作探究的学习方式、教师对过程的监控反馈机制、以学生为中心的教育理念。

该模式在激发学生兴趣、学习自主性的同时，通过低费用的反复尝试、试错，培养学生的创新能力、操作能力。

面向企业产品全生命周期和工业互联网设计与制造模式对毕业设计与制作流程进行序化。使学生在设计立项、零部件加工、采购、装配、调试的过程中形成“互联网+制作业”思维，利用云制造共享资源，提升学生职业素养、培养学生工匠精神，适应工业互联网背景下企业对人才的要求。

针对不同设计项目，反复拆卸、自由组合、重复利用的“积木块”，少量零部件DIY的思路以及节约成本的绿色制造理念在毕业设计的制作过程中得到应用，校企合作开发标准件、通用零件、典型零件模块平台及实物库，节约了毕业设计成本，学校、企业双受益，推动协同设计，取得了良好的经济效益。

参考文献：

[1]文清平.基于产品设计与制作的高职焊接专业毕业设计的探索[J].晋城职业技术学院学报，2015（6）.

[2]孙学雁，李延斌，郑鹏.“团队项目式”校企联合指导机械专业毕业设计模式的探索与实践[J].科技创新导报，2015（3）.

[3]李延斌，孙学雁，郑鹏，等.按企业项目运作模式指导毕业设计的研究与实践[J].实验技术与管理，2015（1）.

[4]张莉英，韩文仲.校企合作毕业设计模式探索与实践[J].北华航天工业学院學报，2015（4）.

（作者单位：山东劳动职业技术学院）