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数字化实训工厂在一体化教学中的应用

2017-01-24张有力

职业 2017年1期
关键词:工厂实训数字化

张有力

大连市技师学院是一所重点培养高级工、预备技师的学校。学院自创办以来一直秉承“以德育人,技能立业”的校训,坚持“学生自豪,家长放心,社会满意”的办学理念,为社会培养高素质、高技能的人才。

一、实施背景

在多年的教学实践中,学院一直在积极探索职业教育规律,通过对用人单位调研,形成了校企合作、工学结合人才培养模式,建立了基于工作过程的课程体系,完善了与企业质量标准对接的评价体系。同时,在建设及应用的过程中,学院及时研究总结相关经验及做法,并在制度建设和机制创新上推动和保障这一模式不断完善。但在教学过程中仍然发现存在以下问题。

一是学生进校不知道未来要学习什么,需要掌握哪些基本技能,缺少一个让学生认知、学习的模拟企业场景的场地。二是教学和实训课程往往千篇一律,缺乏实用性、趣味性,学生学习起来觉得很枯燥。三是随着国家对职业教育投入的不断增加,学校购进大量先进的数控设备,但是在一堂课仅有一名指导教师的授课模式下,教师无法兼顾实训教学和操作演示。教师在机床操作、学生“围观”的教学模式下,既不能保证每个学生都能看得清楚,也不能保障实训安全,且对于学生提出的疑问也无法在现场一一解答,课堂教学和实践教学在一个教学环境内无法兼顾。理论教学与实践教学脱离,学生因“看不清楚”及问题得不到解答而丧失兴趣。四是实训车间的实训环境与企业有一定差距。五是目前实训车间对学生的实训过程没有进行有效的管理,现有的管理方法和管理手段还处于人工状态。六是学生和教师之间缺少一个有效的沟通平台。学生在实训过程中缺乏相关专业知识及资料的时候,得不到补充,缺少自主学习的支撑平台。七是学校的教学资源(课件、案例、图纸、多媒体资料等)、学生的学习及成长资料(实训及实操资料、成果、作业等),没有一个统一管理、有效共享的资源平台。八是学生评价主要是采用期末考试定成绩的方法。

二、企业数字化工厂的主要内容

1.从设计部门获取产品数据

通过系统集成,从设计部门的产品数据管理(PDM)系统中自动下载产品相关数据,包括产品图纸、3D模型、装配关系等,并在“数字化工厂”环境中进行工艺审查、公差分析等。

2.从工装工具、生产部门获取资源数据(2D/3D)

通过系统集成,从企业的资源库中自动下载相关资源数据,在“数字化工厂”环境中建立相关项目的资源库。

3.工艺规划

在“数字化工厂”规划模块中进行协同规划或导入工艺部门已有工艺信息。工艺规划包括:总工艺计划、细节工艺计划、生产计划及产品、工艺、资源关联及工时等工艺信息。

4.工艺验证、仿真

在“数字化工厂”工程模块中验证规划结果。工艺验证包括:工艺验证、动态装配、工位布局验证、线平衡、工时分析、人机工程仿真、工厂布局、物流仿真、机器人仿真、NC仿真、冲压仿真、PLC仿真和质检等。

5.客户化输出

通过系统集成和客户化开发,输出工艺执行文件;通过系统集成和客户化开发,输出生产、采购、招投标、维护、培训等信息或将数据传递到现有的计算机辅助工艺过程设计(CAPP)系统中。

三、数字化实训工厂建设的主要目标

数字化实训工厂的建设既要达到企业应用水平的数字化工厂要求,又要结合职业学校的教学特点。

主要目标如下:建立校园内部产品生命周期管理中心,模拟企业真实的工作环境;建立一体化讨论区;建设应用视频采集系统;建设数字化教学资源平台;建立6S车间管理制度;建立与企业质量标准对接的过程化评价体系。

四、数字化实训工厂实施过程

数字化实训工厂的建设是以国家职业标准为依据,以培养企业需求的人才为目标,通过数字化工厂的多元模式教学平台,充分利用实训车间内部及校园网络平台的支撑,以学生自主学习为主体,实现一体化教学目标。

1.产品生命周期管理(PLM)中心建设

产品生命周期管理,是一种企业信息化的商业战略,通过实施一整套的业务解决方案,把人、过程和信息有效地集成在一起,作用于整个企业,经历产品从概念到报废的全生命周期,支持与产品相关的协作研发、管理、分发和使用产品定义信息。将PLM引入职业教育,重点是让学生理解产品的全生命周期状况,并做好自己的工作。

一体化课程教学主要是应用项目教学法和任务驱动教学法等。产品生命周期管理中心的建立,就是要建立这种教学法的体验中心,实现从单人表现到团队组合表现的多方位考核方式。教学的主要表现形式为以组为单位的项目执行模式,分组原则为设计(人)——工艺(人)——制造(人),项目教学的过程以图纸设计到产品加工成型为一个流程,以资源管理平台来控制这个流程。实际操作时,可根据教师的个人想法和创意或学生的想法和创意,一起完成任务。

学生在实施任务的时候,会应用到已经学习过的知识和技能,但也经常会遇到没有学过的知识和没有训练过的技能。当学生因为某项知识或技能达不到要求时,就需要团队找到解决问题的途径和方法,从而培养学生的团队合作能力、沟通能力、解决问题的能力等。

完成上述工作,需要建设完善的软件系统,包括产品设计软件、产品工艺软件、产品加工软件等等。

2.一体化讨论区建设

建设一体化讨论区的目的是让学生、教师在实际操作过程中,发现问题后能够有集中讨论的区域,所以一体化讨论区要设在实训车间内,必须配备可上网的电脑、学生桌椅。笔者学院配置的电子白板一体机,可实现上网查询资料、教学视频观看、教师授课等功能。

3.应用视频采集系统

在传统的实训教学中,一般都是教师示范操作,学生围在一起观看,当学生人数很多时,很多学生都看不到教师的操作,大大影响了教学效果。

应用视频采集系统,能够采集机床面板以及机床内部的加工视频,指导教师在机床上的操作通过应用视频采集系统展现,学生可通过实训车间的任何电子白板一体机看到清晰的图像,解决了学习效果低下的问题。

4.教学资源管理平台建设

教学资源管理平台是教学管理现代化的重要手段。在平台上,教师将每个学期的教学进度计划、教案按时上传,长久保存。同时,还可将慕课、微课、课件、题库等教学资源上传至平台,供教师互相学习,不断提高,这对年轻教师的培养具有重要的意义。

5.6S车间管理建设

引进现代化企业6S管理模式,整理和完善6S管理制度,使6S制度更有实施性和有效性,实现车间6S场地规划和6S细节规划,并且配套6S管理标识,设置6S宣传标语和宣传展板。

6. 建立与企业质量标准对接的过程化评价体系

职业教育的评价体系必须要和企业的质量标准对接,要改变目前的精度赋分方式,引入企业的合格品概念(全部精度都要合格)。大连市技师学院探索出过程化考核评价体系,一个学期要进行四次考核,四次成绩的平均分为期末总成绩。

五、主要成果

一是数字化实训工厂的建立,使教师和学生都清楚地了解了一个产品生命周期的全过程,教学相长,自身能力得到提升。

二是数字化实训工厂自投入运行以来,受到了教师的欢迎。教师在教学中更多地采用了项目教学法、任务驱动教学法等方式方法;年轻教师通过学习优秀教师的教学经验,工作能力、教学能力都有很大的提高;教学管理部门通过教学资源平台,减轻了工作压力,使教学检查更及时、更直观。三是提高了学生的综合职业能力,开拓了学生思维,发挥了学生潜能,为学生今后的发展奠定基础。学生的团队合作能力、与人沟通能力、解决问题能力、革新创新能力、自主学习能力等显著提高,课堂上睡觉、玩手机的现象几乎不见踪迹。从近三年来用人单位反馈的情况看,企业对学院毕业生满意度高。

(作者单位:大连市技师学院)

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