基于数字制造工厂建设浅析中职学生综合能力培养

何智慧

摘 要：数字化产品开发技术已经成为现代制造业不可缺少的技术手段，数字制造工厂充分体现“中国制造2025”的概念。学习和掌握数字制造工厂技术，可以实现对学生综合能力的培养。本文就基于数字制造工厂建设浅析中职学生综合能力的培养。

关键词：数字制造工厂 工业4.0 综合能力

数字制造工厂涵盖原材料和成品件的物料传送，仓储物流，轴类、盘类、齿轮类等工件的精密加工制造，中央监控管理等功能；利用智能控制技术、网络通讯技术、信息安全监控管理技术、大数据识别应用技术等，充分结合工业4.0的技术需求，通过云计算、自主控制和物联管理等，将数字化技术、信息化技术、自动化技术、工业通信技术与机械加工制造过程有机融合，实现全生命周期涵盖数字化设计研发、生产执行、订单管理、物流管理、产品质量管理、能源优化管理的智能生产以及个性定制化生产，充分体现“中国制造2025”的概念。

一、数字制造工厂对学生综合能力的培养

数字制造工厂的本质说到底是人机关系的进一步发展，同时与先进的制造技术相适应的知识和技能的积累，也成为中国这样的发展中国家将遇到的一个挑战。

数字制造工厂各功能单元通过工业网络通讯和数据信息管理平台，实现对个性化订单的远程网络信息接收、订单识别与大数据信息对接、元件智能生产制造与仓储物流智能管理，实现人和机器，机器与机器、数据以及服务等内容的无缝连接与网络通讯管理。学习和掌握数字制造工厂技术，可以实现对学生综合能力的培养。

1.培养学生多学科知识综合运用能力

数字制造工厂设备的实训项目包括：数字制造工厂管理软件系统（ERP）实训，加工制造执行软件系统（MES）实训，生命周期管理软件系统（PLM）实训，自动化立体仓库仿真系统实训，机器人加工仿真系统实训，数字制造工厂3D漫游在线仿真系统实训，网络通讯设置与生产设备通讯管理实训，3D扫描与3D打印控制技术实训，RFID系统应用与PLC控制实训，三坐标测量仪控制技术实训，传送装置设备监控、管理使用实训，自动化立体仓库监控、管理使用实训，在线网络平台管理实训，个性定制化产品设计研发项目实训，个性定制化产品生产制造及其加工管理控制实训，数字制造工厂整体设备维护与故障检测实训。

要想熟悉和精通数字制造工厂的全流程，需要学生具备电工基础课程中电路和磁路知识，电机变压器课程中交直流电机、伺服电机的知识，电力拖动课程中电动机的启动、调速、制动，电子技术课程中模拟控制、数字控制的运算和放大，传感器技术、PLC应用技术、自动控制、液压气动技术、数控技术等专业课基础知识。同时还需要学生掌握和了解工业4.0生产线的设计，包含精密加工工艺流程及控制、精密机床控制理论、3D视觉识别和3D打印的应用、立体仓库、物流系统自动控制理论、关节机器人运动控制、传感器应用和生产线信息采集方法，生产线流程仿真，生产线质量控制与追溯，精益生产理论，工业4.0人机交互界面应用与开发，基于网络平台、软件平台的扩展性开发，数据传输方法，射频识别RFID技术，生产线日常运行维护与保养等。数字制造工厂有利于培养学生对多学科知识的理解和综合运用能力。

2.培养学生创新能力

数字制造工厂不仅展现了不同于传统流水线和集中化机器大生产的新的生产方式，而且工业生产的组织模式和生产要素也将会出现新的变化，这都为中国今后的工业发展创造了新的机会。

数字制造工厂以后会更多地注重员工的创新意识，也会更注重员工的自主性和能动性。因此必须要培养一批具有创新精神和能动性的学生，并且随时能够以清醒的头脑和全面的眼光作出决定，这样才能研发最好的产业产品，创造合适的生产机制，而这正是推动数字制造工厂的关键。

3.培养学生整体协调能力

数字制造工厂同时需要学生具有整体协调能力和全局意识。数字制造工厂有不同的控制单元，包括：中央控制单元、加工制造单元、立体仓库单元、物料传送单元、产品设计研发单元、教学仿真培训单元六个控制单元。每个单元又包括多种不同的运输模式和设计方法，这就要求学生在掌握每个单元功能的同时还要具备协调各个单元之间关系的能力，要具有统筹安排、整体协调、综合管理的能力。

4.培养学生对企业工作的适应能力

为全面迎接数字制造工厂工业4.0，我国的产业思路和措施也需要进行调整。需要改变目前的产业政策，要培育有扎实的理论知识背景、又愿意进入到生产一线工作的学生，这样的人才是实现信息技术和工业生产深度融合的必要条件。

随着数字制造工厂的引入，笔者学校以公共实训中心建设为契机，全面开展与企业接轨的专业建设，吸取企业生产的宝贵经验，其中数控滚齿机、数控磨齿机、四轴立式加工中心、车铣复合加工中心、机床上下料、检测包装机器人单元、立体仓库等单元均建设了数字化工厂项目。数字制造工厂项目仿照企业生产的模式，通过软件和网络完成数字化工厂核心内涵建设，并由此展开教学模式改革，做到真正与企业接轨。提高学生进入企业之后的适应能力。

5.培养学生自我组织和情绪管理能力

数字工厂中的教学区实现对学生的教学培训考核功能，并根据各模块单元的不同功能进行教学实训学习。同时，将学生的培训学习进度、考核成绩等资料上传到数字工厂的网络数据平台，便于学生及其管理单位的查询和下载。

依据仿真系统软件对被培训学生进行仿真模拟控制训练，使学生对数字工厂的立体仓库单元、机器人控制单元、传送控制单元、数字工厂整体控制系统等内容实现教学、培训、考核等功能。根据学生在仿真系统的完成情况，部分仿真数据可被用于数字工厂的部分生产加工制造线的升级与改造。

这种工作模型的设计需要结合个人责任和分散领导下的自治管理方法。学校引用这种管理方法，可以让学生有更多的自由时间，能更自主地做出其认為正确的决定，同时也更多地参与调节并灵活地安排自己的学习和工作，很好地实现自我组织和情绪管理。

二、小结

当今社会正处在一个由“中国制造”向“中国创造”转变的时代，已经在前三次工业化革命中落后，不能再错失第四次工业革命的发展机会，在工业发展的关键点上，学校需要的是跟上时代发展的步伐，更加精准地认识和更加明确地规划。基于数字制造工厂的培训学习与应用上，可以提高学生的各方面的综合能力，以便更快更好地迎接数字制造工厂以及工业4.0带来的挑战与机遇。endprint