2015年我國提出「中國製造2025」,定下製造強國的宏偉目標。大力推動重點領域突破發展,瞄準新一代信息技術、高端裝備、新材料、生物醫藥等戰略重點,引導社會各類資源集聚,推動優勢和戰略產業快速提升。重點發展新一代信息技術、高檔數控工具機和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械、農業機械裝備十大領域。
近年來,全國有近千所院校為培養先進位造人才,陸續開設了工業機器人和智能製造等相關專業。但即便這些年發展的較為迅速,但相比於逐年增長的人才需求,智能製造專業人才的培養仍然處於相對滯後狀態。作為一個新興的專業學科,從課程內容設置到人才培養過程,還很不成熟,學校也因此面臨一系列的問題。
一、專業課程設置不合理
多數大學在設置智能製造專業之前,對區域人才需求缺乏深刻的調查研究,一味效仿,盲目仿造其他院校專業設計,造成培養的人才不符合崗位需求。
二、教學資源嚴重不足
智能製造設備少則幾十萬,多則幾百萬的價格,讓許多學校沒有足夠的資金購買到實訓室智能製造設備,嚴重地影響了教學工作的開展。
三、師資建設亟待加強
由於智能製造專業起步晚,各高校缺乏專業帶頭人,教師專業素質不過硬,缺乏專業的理論系統知識,行業經驗欠缺,無法滿足實用性教學的要求。
四、工學結合流於形式
在應試教育體制下,傳統教學還以教師講解為主,學生處於被動的學習狀態,技能得不到鍛鍊,此外,在校內實訓方面,由於經費、場地的限制,設備採購數量無法滿足大量學生的實訓需求,造成學生在學習過程中缺乏實際操作訓練。
五、實訓體系建設不完善
未能緊密結合專業人才培養目標進行系統化的實訓課程體系設計,與之匹配的教程、指導書、相關資源不夠完善:缺乏對學生實訓的測評標準、工具、方法,因此便導致「有設備,用不好,有實訓,無體系」的情況出現,使得學生實訓效果大打折扣。
於本月中旬在南昌舉辦的全國高校自動化類專業教學論壇,正是在深入落實全國教育大會精神和《加快推進教育現代化實施方案(2018—2022 年)》,貫徹新時代全國高校本科教育工作會議精神和《教育部關於加快建設高水平本科教育 全面提高 人才培養能力的意見》的指導下,為解決以上教學問題專門面向全國高校自動化專業組織的專業課程建設與人才培養經驗交流論壇,推廣優秀教學成果,推動自動化類專業本科教育內涵式發展,總結出以下解決方案。
01 解決學的問題-智能製造基礎教學系統
眾所周知智能製造的概念太過龐大,想將所有的知識點覆蓋到位並在短短的幾年專業教學過程中教會學會是很難實現的,慧陽科技的解決思路是選擇一個典型的實際案例作為設計主幹,所有的知識選擇、內容設計都圍繞實際案例展開,這樣的好處是內容的選擇和行業現狀相適應,知識要點與生產內容一致,這樣就解決了教學內容脫離實際、課程設置不合理的問題。
學習的方式較傳統書本也有很大的不同,將學習者放在虛擬工廠的環境中以一個遊覽者的角度進行學習,系統負責對學習者進行幫助和引導,這個解決方案注重所看到的和感受到的,慧陽科技稱這種模式為「博物館學習模式」,它的特點是有完整清晰的學習路線、知識內容覆蓋廣、媒體類型豐富,定位於知識普及,尤其適合新手老教師教學,是智能製造師資隊伍建設的很好補充。
02 解決實踐的問題-智能製造虛擬實訓系統
在我國的高等教育中一直存在這樣一個問題,「畢業=失業」。如何在離開學校前獲得高質量的實訓機會一直是教育界所努力改善的課題。我們將來自於現實的生產環境、管理方法和加工工藝通過實例串聯虛擬化到軟體中,讓學習者扮演不同崗位的角色參與到生產工作中,通過協作完成一個個任務的挑戰,每個交互過程都由學習者自己做出選擇,由此就可以發展出千差萬別的故事,它的特點是能夠記錄每一個細節的變化,並將這些影響表現在最終的結果上,而且過程中學習者能體驗到不同崗位的身份轉換,這一過程類似於對生產的經營管理,所以被稱為「經營者學習模式」。
03 解決創新設計的問題-智能製造仿真系統
設計處在生產鏈條的頂層,決定著整個生產系統的工作效率,由於智能設備的高昂造價,院校很難提供充足的條件去開展產線設計實驗,造成高校的實驗質量普遍不高的現狀。慧陽科技利用虛擬技術將一部分硬體,如PLC作為控制部分與軟體相連,在軟體中做產線設計、搭建和工業機器人示教,在外部的硬體中編寫PLC程序,利用硬體驅動軟體中的設備完成設計的驗證。它的特點是自由、高效,用虛擬的孿生技術解決實際問題,高度仿真的操作和場景讓院校徹底擺脫對價格高昂設備的依賴。
以上三個系統構成了智能製造教學實驗的完整閉環,它很好的解決了前文提到的五大問題,難度由易到難逐漸遞進,既有全面的基礎知識覆蓋,又有對重點問題的深入和聚焦。我們還與多家院校展開合作,積極準備,努力探索,目標只為不斷豐富這套系統的內容和功能,為解決智能製造教學中的實際困難而努力。