时间:2023-08-23 16:35:17
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关键词: 工作过程系统化 机电一体化专业 开发实践
在学习了世界各国职业教育课程模式的基础上,中国职业教育的前辈进行了多种改革与尝试,并在模块化课程、项目化课程等领域取得了很多令人瞩目的成果,但这些成果都还在摸索与尝试阶段,不成熟、不系统。姜大源教授提出来的工作过程系统化课程无疑促使中国职业教育课程改革向前进了一大步。
一、工作过程系统化课程概述
所谓工作过程,指的是个体“为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序”。工作过程系统化课程类似于德国的工作过程导向课程,但又有所区别,它是植根于中国职业教育的土壤成长起来的一棵极具生命力的小树,它选择工作过程作为参照系重新构建课程体系,课程内容和结构追求的不是学科架构的系统化,而是工作过程的系统化,旨在培养人的综合能力(专业能力、方法能力、社会能力)。
二、机电一体化专业(高级工)课程开发过程
(一)工作任务分析―典型工作任务筛选。淮海技师学院位于宿迁市经济开发区,对本市及本市周边地区跟机电一体化专业相关的企业进行调研,主要采取问卷调查、专家访谈、头脑风暴等方式,采用多种统计方法,对相关岗位工作任务进行分析、筛选出典型工作任务。经过充分的市场调研,机电一体化专业(高级工)的典型工作任务有:机电一体化设备与系统的简单设计、机电一体化设备制造、机电一体化设备安装与调试、机电一体化设备使用、机电一体化设备管理、机电一体化设备维护与修理,机电设备与产品制图,工厂供配电,数控设备应用与维护,建筑机电使用与管理,ISO质量管理,机电设备营销等。
(二)行动领域归纳―――典型工作任务整合。即根据能力复杂程度整合典型工作任务形成综合能力领域。由于典型工作任务是筛选的结果,还是零散的,这就需要对典型工作任务实施进一步归纳,以形成源于典型工作任务又高于典型工作任务的,符合企业需求的工作领域,称为行动领域,这是课程体系开发的平台。机电一体化专业行动领域:普通机电一体化设备行动领域,自动化机电一体化设备行动领域,特殊设备行动领域。
(三)学习领域转换―――课程体系构建。即根据职业成长及认知规律递进重构行动领域转换为课程。作为一种教育,课程设计不能只考虑企业的需求,因为企业的目标是功利性的,功利本身并没有错,这是企业发展必需的。但是,教育还必须关注人的一生发展,所以,课程必须融入教育因素。这意味着课程既要遵循职业成长规律,又要遵循认知学习规律。职业成长规律指的是从入门到熟练,从单一到综合,从新手到专家。使行动领域实施“教育学”的转换,形成所谓的学习领域体系。在与机电一体化专业相关的行动领域实施“教育学”的转换,形成10个学习领域:
一是文化基础学习领域,二是职业素养学习领域,三是机电一体化设备系统功能分析学习领域,四是电子部件制作与检修学习领域,五是机械部件加工作与设计学习领域,六是电机控制部件制作与检修学习领域,七是机电设备运行维护与检修学习领域,八是自动控制系统功能关系分析学习领域,九是常用控制系统制作与检修学习领域,十是自动生产线运行与维护学习领域载。
(四)学习情境创设―――学习单元设计。即根据职业特征及完整思维细化学习领域为主题学习情境。学习情境的创设,一要关注职业工作过程的特征,工作过程的6要素:工作对象、内容、手段、组织、产品和环境,它们是变化的;二要关注相对固定的思维过程,即个体思维过程的完整性:资讯、决策、计划、实施、检查和评价。机电一体化专业的每个学习领域都由若干个学习情境组成。具体如下:
1.文化基础学习领域由6个学习情境组成:(1)思想政治。(2)职业实务写作。(3)数学。(4)英语。(5)计算机。(6)体育。
2.职业素养学习领域由10个学习情境组成:(1)职业生涯规划训练。(2)书写能力训练。(3)心理训练。(4)礼仪训练。(5)团队合作训练。(6)理财能力训练。(7)口才训练。(8)“6S”管理训练。(9)就业指导训练。(10)模拟员工训练。
3.机电一体化设备系统功能分析学习领域由3个学习情境组成:(1)解构典型机电一体化系统。(2)解构机电一体化系统的功能部件。(3)机电一体化系统的技术应用与管理。
4.电子部件制作与检修学习领域由10个学习情境组成:(1)万用表的制作、调试与检修。(2)稳压电源的制作、调试与检修。(3)稳压电源的制作、调试与检修。(4)智力竞赛抢答器的制作、调试与检修。(5)脉宽调制器的制作、调试与检修。(6)通用控制器的制作、调试与检修。(7)数字钟的制作、调试与检修。(8)电灯亮度调节器的制作、调试与检修。(9)声光控制延时电路的制作、调试与检修。(10)数显可调恒温控制器的制作、调试。
5.机械部件加工作与设计学习领域由7个学习情境组成:(1)识读组合三视图。(2)绘制组合轴测图。(3)识读零件图。(4)识读部件装配图。(5)测绘零部件图。(6)用普通机床加工部件。(7)用数控机床加工零部件。
6.电机控制部件制作与检修学习领域由12个学习情境组成:(1)交流电机应用与检修。(2)制作交流电机正反转控制器。(3)制作交流电机降压启动控制器。(4)制作交流电机制动控制器。(5)制作交流电机调速控制器。(6)制作交流电机顺序控制器。(7)制作交流电机位置控制器。(8)制作直流电机启动、正反转控制器。(9)制作直流电机的调速控制器。10.制作直流电机的制动控制器。(11)自动调速控制系统的运行和调试。(12)交流变频调速器的操作与调试。
7.机电设备运行维护与检修学习领域由10个学习情境组成:(1)M1432外圆磨床安装与运行。(2)X62万能工作台卧式铣床安装与运行。(3)T68卧式镗床安装与运行。(4)M1432外圆磨床调试与检修。(5)X62万能工作台卧式铣床调试与检修。(6)T68卧式镗床调试与检修。(7)气压、液压系统电气控制安装与运行。(8)气压、液压系统电气控制故障检修。(9)复杂机床电气控制系统的运行与维护。(10)数控机床的维护与一般检修。
8.自动控制系统功能关系分析学习领域由6个学习情境组成:(1)自动控制及自动化技术概论。(2)直流调速实训装置功能分析。(3)电力电子变流装置功能分析。(4)使用计算机对自动控制系统进行仿真。(5)自动化生产线液压气动装置功能分析。(6)自动化生产线机械传动装置功能分析。
关键词:机电一体化;智能化;数字化
中图分类号:TH39 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)26-0001-02
1 机电一体化技术的发展现状
所谓的机电一体化技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,它要求用信息技术控制机械设备的运用,而微电子技术是信息技术控制设备运行的一种方法,随着信息技术与机械设备的有效结合能推动机械本体技术、传感技术、驱动技术、接口技术、软件技术等智能化、自动化发展。随着当今科技的发展,机电一体化技术的发展已经取得了巨大的成果,微电子技术已经是信息技术非常重要的一部分,这是机电工业发展的必然趋势。
从20世纪60年代开始发展到现在,机电一体化技术已经由简单的应用阶段发展成为了现在机械的智能化与自动化,它优化了人力资源、提高了经济效益,在实际的生产生活中,机电一体化技术的应用有重要的意义。现在人们已经开始研究将光纤和人工智能等技术和机电一体化整合的整合技术,这是未来机电一体化技术的发展方向。
目前,随着科学技术的发展,机电一体化技术应用在各个方面,而智能化、自动化的层次也在不断提高。在日常生活中,机电一体化得到广泛的应用,比如说微波炉、电视机和洗衣机等;在工厂企业的应用中,人们把机电一体化技术应用在计算机集成制造系统、自动包装机、自动码垛机和数控机床等智能控制方面。不仅如此,机电一体化的技术已经具有学习能力与分析思考的能力,比如现在研发出的一些智能机器人,它们通过信息技术的仿生物方法、仿生物技术等,除了能完成手工输入指令的控制,还能完成简单的自我分析、自我诊断、自我决策,这些信息技术给机械操作与诊断提供大量的数据依据。由于目前对于机电一体化智能化方面的研究尚在初级阶段,这些机器人也只能应用于某些特定的职业当中,但是相信,随着技术的进步,机电一体化技术必然会更加的先进,将会为社会的进步和人类的发展做出更大的贡献。
2 机电一体化技术发展方向
所谓的机电一体化就是电子控制、机械、信息处理、计算机等不同学科的交叉融合,主要的发展方向包括智能化、数字化等。
2.1 智能化
也就是说机电产品是具有一定的智能的,要能够具有类似于人的判断推理能力、逻辑思考能力和自主决策能力等。比如说在CNC的数控机床上可以增加人机对话的功能以及设置智能工艺数据库、智能I/O接口等,给使用和维护机器带来很大的方便,同时随着当前灰色理论、模糊控制、混沌和分岔、神经网络等人工智能技术的进步和发展,机电一体化必然会在技术发展方向走出更加广阔的
天地。
2.2 数字化
微控制器是机电一体化的基础,比如说不断发展的机器人和数控机床。而当前网络技术的不断发展,也为机电数字化的建设铺平了道路,比如说计算机集成制造,虚拟设计等。机电一体化产品数字化具有非常可靠的可维护性、可靠性和易操作性,数字化的实现将能够便于远程的操控以及故障的诊断和修复。
3 机电一体化未来发展方向
所谓的机电一体化,实际上是以信息技术控制机械的操作,这就要求首先必须发展信息技术,因为信息技术负责机械控制的应用,它包括负责控制方法、数据分析、运行反馈、分析决策等,如果没有先进的信息技术支持,那么机电一体化不能有效率地展开,也不能满足经济的发展与社会的需求,在信息技术发展后,机械技术要同步更新和发展,它需要能满足信息技术的要求,两者同时提高、有效整合,正是未来发展的方向。
第一,机电一体化技术要向智能化方向发展。随着科技的进步,目前智能化的研究取究正在不断的发展,人们在信息技术中大量应用到数掘挖掘技术、粗糙集理论等等,这些都是信息技术智能化的基础,它们能让信息技术拥有模拟人一样的思维,同时它具有学习能力、决策能力等。这些先进的信息技术应用到机械设备当中,工作人员可以用程序的方法让机械设备按照预定的流程进行工作。原来这些工作需要耗费大量的人力资源,而现在只需要很少的人力就能完成,它能大幅度地降低人力的使用,同时,人力资源的精减也使管理得到更高的效率,达到企业结构优化、提高经济效益的目的。机械设备不仅向着智能化的方向发展,还向着机械人的方向发展。机器人的行动会更加的灵活,同时也会被赋予人类的一些简单的行为,机器人能提炼出人的思维流程,模拟人类数据分析的方法,它能使智能化向着更进一步的方向发展,比如说机器人拥有自我决策能力以及逻辑判断能力等,可以看到,未来机械设备将来逐渐摆脱人的控制而让这些智能机械人
操作。
第二,机电一体化技术还要兼顾环保的需求。随着经济的发展与科学的进步,人们已经意识到周围的环境正在变化,日趋减少的自然资源和正在恶化的生存环境是人们必须要去面对的问题,现在人们已经越来越意识到除了要保证科学的发展,同时也要兼顾环保的控制,因此机电一体化在设计过程中,也要注意到环保的理念,使机电一体化设备更能满足人们的需求。要求机电一体化拥有环保的性能,要求设计机电一体化设备时能对资源有效的利用,同时要尽可能做到对废旧的资源能进行再回收、再利用,要能实现使用最小的资源能得到最大的产出效果,机电一体化技术向着环保的方向发展既是企业节省成本的需要,也是社会的整体需求,机电一体化技术只有满足环保的需求才能适应未来经济发展的需求,设备才能持续性发展。
第三,网络化发展是机电一体化的趋势。网络技术的发展给人们的生产、生活方式带来巨大的改变,这种改变也对机电一体化带来巨大的影响,比如在机电一体化设备的生产上,人们可以通过网络技术的数据采集与分析,了解到社会对机电一体化设备的需求,生产厂家可以针对此市场需求开发;在机电一体化工艺技术的共享上,由于网络技术能将信息迅速传播,一旦机电一体化设备出现新的工艺、新的设计构思,很快就能被相关人员了解,人们可以通过网络的方式共同探讨;在机电一体化设备的使用上,由于网络技术的迅速发展,未来远程对机电一体化设备进行操作成为可能;同时,由于网络技术与信息技术的结合,当机电一体化设备出现异常状态时,人们可以远程收到机电一体化设备运行的状态数据,对设备进行远程评估与诊断,这些方式将对机电一体化设备的发展产生极大的影响。
4 结语
总而言之,机电一体化技术的发展过程就是不同学科之间相互融合、相互交叉的过程,它是多种先进的科学技术共同融合的成果,是社会生产力发展到一定阶段的必然产物。机电一体化的发展能大力推动社会的进步与经济的进步,它是人们的需求也是社会的需求,可以预测,随着科学技术的发展,机电一体化技术将极快的发展而且会广泛的应用,它能给社会带来更加深重的影响。
参考文献
关键词:机电一体化;教学要求;教学改革
日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念“Mechatronics”,即综合应用机械技术和电子技术于一体。随着机械设计及工艺、计算机技术、网络技术、电子技术、光电技术等应用技术的发展和广泛应用,机电一体化技术成为一门综合性学科。
一、现行机电一体化技术专业教学要求基本内容
1.机械技术
机械技术是机电一体化专业建立和发展的基础,现行教学内容只对简单机械原理、工作过程做了简单介绍,在材料上、工艺上、应用上的教学内容要欠缺很多。
2.计算机与信息技术
随着计算机功能和网络技术的迅猛发展,信息处理技术主导机电技术的发展,单纯的计算机理论课暴露出应用性不强的缺点。
3.系统技术
系统是把机械整体的功能充分发挥的功能技术。独立的知识模块不能体现系统优势。
4.自动控制技术
自动控制技术的内容主要包括高精度定位控制、自适应控制、自诊断、校正、检索等控制技术,以单片机和PLC为重点的教学内容,很难体现自动控制理论的工程化与实用化。
5.传感检测技术
目前检测与传感技术的教学内容不能使自动控制理论的应用实现设计目的。
6.伺服驱动技术
伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。变频技术的应用,交流伺服驱动技术的进展,应更好地体现在机电一体化技术上来。
二、机电一体化专业应关注的五个发展方向
机电一体化专业是各门相关学科、多种先进技术的互相渗透和相辅相成的专业。机电一体化技术是集机械、电子、光学、自动控制、计算机与信息、系统等多学科的交叉综合,未来机电一体化技术主要有以下发展方向:
1.智能化
智能化是在机电产品控制理论的基础上,使机电产品具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。
2.模块化
研制和开发具有标准接口的机电一体化产品单元,利用标准单元迅速开发出新产品,使新一代机电产品能得以迅速推广、应用。
3.网络化
由于网络的普及,远程控制终端设备的机电一体化产品应用得到推广。现场总线和局域网技术已广泛应用,机电一体化产品也将朝着网络化方向发展。
4.微型化
新一代机电一体化产品,多采用微机、传感技术、新型传动技术,使新一代机电一体化产品结构大为简化。
5.绿色化
绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中,对生态环境无害,资源利用率高。机电一体化产品也正朝着绿色化发展。
三、机电一体化教学改革的三个主要方向
1.改革人才培养模式
职业教育,要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式,把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点。我国高等职业教育人才培养工作一直遵循了工学结合的原则,但是在具体实施过程中,其教学效果和工学结合的程度,以及工学结合的教学实施层面,还存在一些问题,如:高校扩招带来校内实训时间缩短,实训资源的相对减少;在企业顶岗实习的不确定性,很难建立长期稳定的实习单位;订单培养的学生存在知识面、操作技能狭窄等。由于人才培养模式影响着课程体系的构建,因此,加强工学结合人才培养模式的研究和实践,加强工学结合教学模式的实践性、开放性、职业性是高职人才培养工作应首先解决的问题。其次,在强化专业实践的大环境下,应加强对专业理论的适度提升。高职高专人才的培养不是简单劳动力的培训,随着生产力水平的提高,人与机器的关系界面发生了新的变化。单纯的操作技能要求已部分被机械化、自动化所替代,相应增加了信息化处理过程,需要电子技术方面的知识、需要数控显示方面的知识、需要计算机基础方面的知识,而这一切.又需要以一定的数学、物理、外语方面的知识为基础。因此在培养模式上应重基础,强素质;重专业,强能力;重技能,强应用。
2.进一步加强专业建设
(1)课程建设。课程建设是提高教学质量的核心。课程,广义上是指为了实现专业培养目标而规定的所有学科的总和,狭义上是指一个课程领域或具体的一门课。可见,课程建设即是整个专业课程体系的创新和改革,也是具体一个课程领域或具体一门课的创新和改革。高职教育作为区别于普通高等教育的一种新的教育类型,在课程体系的建设上要充分突出高职教育的特点,课程体系建设应遵循满足现代职业岗位能力要求,符合工学结合突出技能的高职教育规律,并能促进学生全面发展,体现学生知识结构、专业技能和现代职业能力要求的相互融合。机电一体化专业就是一门多学科融合的专业,在充分考虑机械、电子、计算机信息等学科相互融合的基础上,要在课程建设上突出学生基本操作技能的训练,基本工具的使用、基本电路的连接、常用仪器的安装等,要在学生入学后对学生进行训练,让学生从进入职业院校就感觉到与过去的单纯应试教育的不同培养模式,树立牢固的职业教育观念,建立新的学习评价标准。具体课程的改革,应重点在教学内容、教学方法和手段上的改进,融“做、学、教”为一体,把实训室、实验室、实习工厂、企业的车间变成课堂教学的重要场所,增加教学内容的直接性和目的性,把抽象的理论知识、复杂的操作过程具体化、形象化。使学生在学和做中构建自己的专业知识,最大限度地强化学生的能力培养,引导学生将专业知识用于解决实际工作之中。当前,尤其要重视让学生在做中学,教师在做中教,重视教学模式的改进,培养学生的创新能力。
(2)专业教学团队建设。专业教学团队是实现专业人才培养目标的具体实施者。专业教学团队建设要重点关注专业教学团队是否适应人才培养模式改革的需要,要关注专业理论教学能力、专业实践教学能力。目前高职院校机电一体化专业中青年教师多来自普通本科院校,学历层次有了很大的提高,还接纳了很多具有硕士、博士学位的高学历人才,为专业发展奠定了人才优势、知识优势。但由于高职机电一体化专业人才培养目标与本科院校的不同,因此,他们的实践操作能力由于缺乏企业工作经历,在教学过程中就表现的比较弱,也就很难在教学中开展“一体化”教学、模块化教学、案例教学。因此,机电一体化专业应加强教师的专业实践、操作能力的培养,充分利用各种形式的企业顶岗实践、专业技能培训,创造机会让年轻教师到生产企业一线去锻炼实习,提高青年教师的专业实践操作教学能力。其次,广泛聘请行业、企业专业人才和能工巧匠承担教学工作,提高“双师素质”教师的比例,提高培养学生的质量。
(3)实践教学条件建设。加强实训、实习基地建设是高等职业院校改善办学条件、彰显办学特色、提高教学质量的重点。国家对职业教育的发展投入了大量的人力、物力,为职业教育的发展奠定了坚实的基础。但作为急需人才的企业却没有意识到高职人才为企业以后的发展所带来的巨大推动作用,企业参加人才培养的积极性不高,不愿接受学生实习,不愿让企业人员参加再培训再学习,没有形成终身培训学习的良好氛围。在这种情况下,高职机电专业人才培养工作的开展,要实现工学结合,一方面要加大校内实验实训条件的建设;另一方面靠学校主动与企业联系,寻求支持。高职院校机电专业校内实践条件建设应关注两点:一是校内实践条件建设应遵循“生产性”的原则,尽可能和生产实际相一致,设置以生产产品为主的企业、公司,利用学校的各种基础设施建设、维修,各种机电设备的安装、调试、管理、维护等工作,让学生参与进来,得到锻炼的机会。二是在校外实训基地建设中,要按照企业需要开展企业员工的职业培训,与企业合作开展应用研究和技术开发,让企业得到应有的利益,同时让这些企业优先录用优秀学生,使学校和企业形成一种稳定的互惠互利机制。特别是一些发展较快的、刚成立的企业,他们急需专业人才的加入,这样既可为学生找到实习单位还可为学生以后就业打下坚实的基础。
3.加强机电一体化专业的文化建设
内涵型专业建设的核心是文化建设,机电一体化专业的文化建设要充分反映到培养人才的价值观、审美观等观念形态及行为,是人与知识、人与产品、人与机器和谐的一种人文精神。文化力是一种专业意识、一种创新意识、一种团体意识的体现,营造良好的机电一体化专业文化要融合到人才培养模式、专业建设、人才培养目标等育人的全过程,把专业文化建设融合到现代技术文明的发展中去,在整个教学过程中师生共同实践,共同创造内涵;在文化建设中,逐渐回归到教师成长,学生发展这个专业可持续发展的本质使命上来。
机电一体化专业作为高职高专学院重点发展的技能型、应用型专业,应适时把握专业发展的新理论、新课题、新方向,不断地进行教学内容的纳新、教学方法的创新、教学手段的革新;努力提高专业教学团队理论知识水平和实践操作技能,不断更新完善校内实习实训条件,建立良好的校外实习基地。真正培养出具有从事机电一体化设备设计、安装、调试、运行和维护等生产一线工作需要的高技能人才。
参考文献:
[1] 关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见(高〔2006〕16号).
[2] 李永刚.专业建设是高职院校教学内涵建设的核心[J].职教探索与研究,2009,(2).
关键词:高职;机电一体化专业;一体化课程体系;技术路径
近年来,随着国外先进职业教育课程建设理念与技术的逐步引进与推广,工学结合作为职业教育的重要特征也逐渐得到认同。广州市工贸技师学院顺应国内外市场对技能型人才的需求,即技能人才需具备综合职业能力和奠定持久的职业生涯发展,在机电一体化专业建设中,提出构建工学结合的一体化课程体系的工作目标,并在具体的教学中实施。
机电一体化专业课程体系改革的必要性
长期以来,我国职业教育所采用的课程体系多为学科课程体系,其基本特征是以学科内容为中心设计课程,依据不同学科之间的相关性,按照先后顺序开设教学科目。虽然学科课程体系具有逻辑性和系统性较强的优点,但是,随着科学技术和产业组织结构的发展,其缺点也日益凸显,如学科课程忽略世界的整体性,将原本内在统一的科学、艺术、道德割裂开来;学科课程强化“精英文化”,强化少数人利益,与“大众文化”割裂开来;学科课程以灌输学科知识为宗旨,过多倚重接受学习,忽视发现学习、探究学习、行动学习在人的发展中的价值,忽视社会经验的获得和实践能力的形成;学科课程的系统性不能等同于职业活动的系统性,学科课程所强调的抽象概念和理论与职业教育的应用性、实践性要求不相符。
进入新时期,现代企业和社会管理步入了以过程为导向的综合化运作时代,强调劳动者专业能力、社会能力及方法能力的综合运用,孤立的学科课程体系与此需求相去甚远。因此,改革长期徘徊在职业教育领域的学科课程体系,构建适应社会经济发展和企业用人需求的新课程体系势在必行。
在机电一体化专业的学科课程体系中,课程主要分为专业基础课程和专业实训课程,专业基础课程强调《工厂电气控制技术》、《电工电子技术》、《机械制造技术》、《单片机与接口技术》、《液压与气动技术》、《自动检测技术》、《机电一体化技术与系统》等专业理论知识的学习,专业实训课程强调《金工基本技能实训》、《机电设备拆装》、《电子电工专项技能实训》、《机电一体化技术实训》基本操作技能的训练,不管是理论知识的学习,还是单项技能的训练,学科课程体系均从片面的片段的角度看待本专业的整体性职业活动,没有与完整的工作过程建立一种直接的联系,对专业人才完成一项综合性工作任务所需的综合职业能力培养非常有限。因此,改革机电一体化专业的学科课程体系,构建工作过程导向的课程体系势在必行。
机电一体化专业课程体系改革的技术路径
职业教育是为人们胜任职业活动和通过职业活动实现人的发展而提供的教育,具有完整的工作过程是职业教育的基本要求,因此,职业教育过程中的媒介和手段都应是工作化的,必须将具体的工作情境置于教学过程之中,并以工作性思维来构建教学过程,根据职业教育的特征和规律,课程设计开发要体现“在工作中学习,在学习中工作”的理念。
基于工学结合的一体化课程体系改革理念,在机电一体化专业课程体系构建中,课程的设计和开发必须以工作为基础,并保证以工作为基础的教学过程必须产生胜任现实工作的能力。校企合作的核心是认识企业的工作形态和工作内容,并将其充分而有效地呈现于教学过程之中,聘请企业专家参与课程建设、签订校企合作合同、组织师生企业实习,其目的都是为了保证“工作呈现”的有效性。
因此,在机电一体化专业课程体系构建中,本专业一体化课程体系的开发设计技术路径如下:行业、企业情况分析和岗位工作分析召开实践专家访谈会提取典型工作任务一体化课程转化确定学习任务设计教学计划编制学习材料(工作页等)开发投入实施。
行业、企业情况分析和岗位工作分析通过企业调研,与企业实践专家访谈,与企业工程技术人员探讨,观摩企业实际生产运作等途径,分析行业、企业实际工作情况和对技能人才的用人要求,确定本专业技能人才的就业领域有:电气设备和机电一体化设备的运行、安装、调试与维修;电气、机电产品生产现场的工艺实施;仪器仪表的配置、检测、调试与维修;机电一体化工程项目的施工、维护及技术服务;机电类产品的营销与售后服务;机电设备的技术改造、技术管理、产品辅助开发等。
召开实践专家访谈会,提取典型工作任务向若干机电一体化行业的企业一线人员发放“实践专家工作职责调查表”,分析企业一线技能型人才的个人工作经历和现从事岗位工作职责、工作内容,从而遴选符合参加实践专家访谈会条件的企业实践专家。学校确定课程开发主持人、专业骨干教师及聘请的实践专家之后,召开实践专家访谈会。会上,在课程开发主持人主持,专业骨干教师配合下,引导企业实践专家填写个人“实践专家职业发展阶段分析表”,“实践专家职业发展阶段分析表”要求每位企业实践专家列举从进入机电一体化行业开始到成为实践专家的发展过程的若干阶段及其每一阶段所从事过的、有挑战性的、完成工作的过程能够提高工作能力的有代表性的工作任务实例。待所有实践专家填写个人“实践专家职业发展阶段分析表”后,课程开发主持人引导实践专家配合,从所有填写后的“实践专家职业发展阶段分析表”中提取代表性工作任务,最后根据人才培养目标要求分析确定典型工作任务并按从入行到实践专家的职业发展阶段进行排序。机电一体化专业提取的典型工作任务,按照初级——中级——高级——技师的职业发展排序,通过企业实践专家分析,共提取了“机电设备装配、调试与维护”、“电气控制柜的安装调试”、“机电一体化系统疑难故障诊断与检修”等16个典型工作任务。
转化确定学习领域课程根据职业教育规律和目标,按照一个典型工作任务转化为一门学习领域课程的原则,在企业实践专业和学校专业骨干教师的共同讨论分析下,将职业行动领域中的典型工作任务转化为职业教育领域中的学习领域课程。机电一体化专业最终确定的学习领域课程有:“电气安装”、“机电设备疑难故障检修”、“机电一体化系统设计”等16门课程,每门课程均体现一项完整的工作任务。
设计学习任务,编制教学计划根据地区区域经济发展水平和学校教育教学基本条件,对应每一门课程,开发设计若干学习任务。学习任务可以直接来源于企业,也可以由学校根据工作任务要求设计开发,但它原则上是一个完整的工作任务,能体现完整的工作过程。机电一体化专业开发设计的学习任务有:“工具和仪表检修”、“齿轮传动机构拆装与测绘”、“常见机床动力电路安装与检测”、“自动生产线总装与调试”等58个。在学习任务的排序上遵循由易到难的排列原则,低年级设计数量较多的引导性较强的学习任务,高年级设计数量较少的综合性和开放性较强的学习任务,完成所有学习任务的,其目标实现之和应该大于或等于所属一体化课程的目标。学习任务设计完成后,根据学校实际师资情况和设施设备情况,以及教育教学秩序要求,确定每个学习任务的学习与工作时间,编排可执行的教学计划。
学习材料(工作页等)开发,投入实施根据学习任务的目标要求,学校专业骨干教师到相关企业收集企业实际生产任务的工作素材、行业标准、企业标准、工作规范要求等,运用编写学习材料的规范要求和技术方法,聘请企业专家与专业骨干教师共同编制教学材料,例如工作页。学习材料开发完毕后,学校组织行业企业专家和课程开发专家评审课程体系成果材料,评审通过后投入实验。
机电一体化课程体系的实施
目前,广州市工贸技师学院机电一体化专业的四年制预备技师班、三年制高级技工班均采用工学结合的一体化课程体系实施教学,其教学效果得到广大师生的一致认可。主要体现在以下四点:(1)新课程不仅让学生掌握知识和技能,而且注重培养学生的信息处理能力、与人合作能力等关键能力,有利于学生持久的职业生涯发展;(2)新教学模式基本扭转了学生被动听课的习惯,使学生转变成为探究知识的主体,可以提高学习主动性,增加学习兴趣;(3)学生的创造能力、工作能力、应变能力都能通过课堂学习得到锻炼,对培养学生的成就感、承受挫折能力等有较大帮助;(4)学校的学习工作站比较类似企业的实际工作环境,能够满足学习需求。
通过一个周期的实施,总结出课程实施要重点从教学组织模式、师资团队建设及学习工作环境建设三方面考虑,才能保证课程构建和实施均能取得成功。
教学组织模式课程实施应该以学生为中心,即学习的主体是学生,学生学习的目的就是胜任工作、适应社会和职业发展,因此必须将学习作为工作过程(即教学过程)的中心,以学生自主理解和完成工作任务作为教学的基本手段,并指导学生将理解和完成具体工作任务的能力转化成为适应变化的策略。学校的一切资源,包括教师资源都是学生实现这一完整过程的基础,都应服务于学生的学习过程(即工作过程)。按照完成一项工作的基本思路,课程实施应具有完整的工作过程:获取信息——制定计划——做出决策——实施计划——检查控制——评价反馈。
师资团队建设由于工学结合的一体化课程强调学生自主完成若干完整的学习任务,学习任务由工作任务转化而来,在课程实施过程中,教师仅仅起到引导和服务的作用,因此,对教师的工作实践经验,对工作的认识和理解均提出了较高要求。目前,职业教育界的教师多来自大专院校,缺乏企业实际工作经验的占大多数,势必对工学结合的一体化课程实施带来影响,所以,学校在考虑推一体化课程实施的同时,要在学校与企业之间建立一个长期合作的师资培养通道,让教师适应并逐渐胜任新课程的实施。
学习工作环境建设一体化课程实施需要与学习任务相匹配的教学媒体和设施设备,创设尽量真实的学习工作环境,让学生有机会完成与典型工作任务内容相一致的学习任务,因此,学习工作环境的建设并不仅仅是为了技能的重复操作训练而购置大量的设备,要从完成一项工作任务所需的综合性资源建设的角度出发,从促进学生自主学习的学习资源建设的角度出发,规划设计学习工作环境,也叫学习工作站。机电一体化专业的学习工作环境建设中,每一学习工作站均划分信息检索区、学习区、实训区、工具区、学业成果展示区等五大区域,方便学生自主检索学习工作过程所需的资源,养成遵循企业工作规范和作业流程的习惯,并能够在这个环境中实现学生之间的互动交流,互相学习。
总之,构建实施机电一体化专业的工学结合一体化课程体系是一项系统工程,不仅仅是一种课程组织方式的改革,而是一种更深刻的课程价值观的变革。课程是为学生提供教育服务的直接载体,建设符合企业用人要求、能够保证学生持久职业生涯发展的课程是我们义不容辞的责任和义务。
参考文献:
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摘 要:科学技术与信息化技术日新月异的变化,在其推动下,工程领域也得到了迅猛的发展。机械领域的管理体系、生产方式以及产品结构等都发生了翻天覆地的变化,工业生产正式步入到机械电气化朝着机电一体化的过度阶段。本文主要针对机电一体化技术的发展现状与发展趋势进行了详尽的探讨,仅供参考与借鉴。
关键词 :机电一体化 现状 发展趋势
改革开放三十多年来,我国的国民经济与科学技术水平都得到了显著的提升,处在这样的背景下,机电一体化越来越受到重视,逐渐开始在社会当中各个领域进行渗透,有效推动了各个学科的相互交叉,同时促进了各个学科的有效渗透,对国民经济的建设与发展发挥着巨大的促进作用[1]。但是相较于发达国家来说,我国当前的机电一体化水平仍然存在较大的差距,所以针对机电一体化的发展现状与发展趋势进行探讨具有一定的现实意义。
一、机电一体化技术的发展现状
关于机电一体化的发展大致可以分为三个部分。上个世纪六十年代为第一个部分,在这个阶段,人们开始尝试应用电子技术的初步成果来完善机械产品性能。因为第二次世界大战的刺激,促使电子技术与机械产品进行结合,战争时期的军用技术最终转化为民用技术,该时期的研究基本上处在自发的状态。因为该时期电子技术的发展水平较低,机电一体化无法实现更为深入的发展,其所开发的产品也不能进行有效的推广使用。
上个世纪70-80年代是机电一体化的第二部分。处在这个时期,通信技术、信息化技术以及控制技术都获得了巨大的突破,为机电一体化的发展打下了坚实的基础。Mechatronics最早在日本被人们所接受,直到80年代其才在世界范围内得到广泛的认可,各个国家都开始重视机电一体化技术。
上个世纪90年代末期为机电一体化发展的第三部分。机电一体化技术正式进入了深入发展的阶段。其一,通信技术与光学技术等进入了机电一体化,微细加工技术也开始逐渐推广,开始出现微机电一体化、光机电一体化等相关的分支领域;其二,针对机电一体化系统的分析、集成方法以及建模设计,众多专家与学者开始针对机电一体化的发展趋势与学科体系都进行了深入的研究分析。与此同时,在光钎技术、人工智能技术以及神经网络技术等相关领域的突破,使得机电一体化技术具有极为广阔的发展空间。
我国在机电一体化技术领域的起步较晚,但国家在80年代末期,出台了一系列促进机电一体化技术发展的政策,提出了在汽车电子、数控机床以及工业机器人等6项共性关键技术与15个优先发展领域的研究课题与方向[2]。通过多年的发展,我国在机电一体化技术已经获得了许多突破性的发展,正朝着国际先进水平努力。
二、机电一体化技术的发展趋势
(一)光机电一体化
所谓光机电一体化技术,指的是机械技术、光学技术、控制技术、信息化技术以及微电子技术的有效整合与交叉,是现阶段众多高兴技术设施与高兴技术产业的基础。其主要包含技术与产品两个层面:光机电一体化产品整合了通信技术、自动控制技术、微电子技术、机械技术以及光学技术等新兴技术,具有极高的附加值与功能;相关产品具有操作便捷、寿命长、适应性强、重量轻以及体积小的优势。通过合理应用光机电一体化技术,可以产生极高的附加价值与功能水平,能够为广大用户与生产商带来良好的经济利润。未来,光机电一体化技术的热点包含光能驱动技术、传感检测技术、激光快速成型技术以及激光技术等。
(二)智能化
智能化是现阶段机电一体化技术重要的发展方向,针对人工智能在机电一体化中的应用研究越来越多,当中数控机床与机器人的智能化就是非常重要的应用。该“智能化”是针对机器行为,主要是在控制理论的体系上,充分吸收混沌动力学、生理学、心理学、模糊数学、计算机科学、运筹学以及人工智能等,使其具有自主决策、判断推理以及逻辑思维等基本能力,以此来获取更高的控制目标。虽然使机电一体化产品获取与人基本相当的智能是不大现实的,同时也是没有必要的,然而,高速、高性能的微处理器给予机电一体化产品低级智能则是非常必要的。
(三)绿色化
上个世纪是机械工业迅猛发展的一个世纪,然而当时的发展基本都是建立在耗费巨大能源与资源的基础上。然而许多能源与资源是不可再生的,随着人们对物质生活的要求及人口数量的不断增长,传统的高投入、高输出模式显然已经不能适应当前的社会形式,机电一体化技术的发展自然也不例外。未来,机电一体化技术的发展要避免传统粗放型的模式,必然朝着能源、资源高效利用的集约型模式,绿色化的发展才是机电一体化技术真正实现可持续发展的目标。
(四)网络化
当前这个时代是信息化技术高度发展的时代,在互联网技术的不断普及与发展过程中,市场竞争环境正在发生巨大的变革。网络化在各行各业中的应用越来越广泛,不但企业内部生产管理要进行网络化控制,并且技术服务在鲜花、消费行为网络化、产品销售网络化以及产品设计虚拟化等都会成为未来市场发展竞争的必然趋势。而机电一体化的新产品一经开发,在短时间内就能够畅销全世界。当前基于网络的监视技术与远程控制技术方兴未艾,远程控制的终端设施本身就属于机电一体化产品。此外,局域网技术与现场总线技术的普及使得家用电器正在朝着网络化的趋势进行发展,应用家庭网络把各类家用电器连接成以计算机为核心的计算机集成家电系统,使得人们能够足不出户就能够享受到各种新兴技术所带来的快乐与便利[3]。所以,机电一体化技术未来必然会朝着网络化的趋势发展。
三、结语
总而言之,机电一体化的不断发展并非孤立的,其是众多科学技术共同发展的结晶,同时也是社会生产力发展到某个阶段的必然要求与趋势。在科学技术持续发展的推动下,各个技术进行整合的趋势必然会越来越多,机电一体化技术未来必然拥有极为广阔的发展空间。
参考文献
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[2]贾启升.简述机电一体化技术发展状况及趋势[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊),2012,01:195-196.
关键词:机电一体化技术;智能制造;应用
对于我国的工业发展来说,机电一体化技术发挥着十分重要的作用。该项技术有着较强的综合性,其结合了电子、计算机、机械与信息技术中的一系列优势,对生产设备进行了有机组合,再通过信息化设备对生产设备实施控制,使工业生产效率得到了很大程度的提升。而将机电一体化应用在智能制造当中也是未来智能制造发展的主要方向,在进行智能制造时强化对机电一体化的应用水平能够进一步提高企业生产力、产品质量以及产品科技含量,有着十分关键的意义。
1机电一体化技术概述
机电一体化技术对于我国的生产、加工技术的研发与创新来说,发挥着不可替代的作用。在应用机电一体化技术时,能够缓解由于人工操作所带来的一系列问题,同时在进行技术参数、技术功能等变更的过程中,可以依照科学的路线以及方式来进行完善,进而推动我国机械制造的发展。(1)在应用机电一体化技术进行机械制造时,不仅能够满足机械制造的基础框架,还能够结合不同企业的需求以及模式,对技术方案进行完善。比如,对于日常用品的加工与生产来说,应用机电一体化技术可以让设备自动运行,特别是对于一些需要加急生产的产品,通过机电一体化技术能够在进行参数调整是使设备保持在可承受范围之内,缓解了由于极端生产对设备形成的压力,不仅有效减少了设备损耗,还能够充分发挥机电一体化技术的功能,进而实现稳定、顺利的生产。(2)机电一体化的操作难度较低。现阶段,大部分技术模式都是朝着“傻瓜式技术”的方向发展,这样能够保证技术人员在执行时,能够更好地按照相关规范与标准进行操作。这对于今后的产品优化与技术创新都可以带来更大的帮助,机电一体化本身的发展趋势也会更加明确。当前,机电一体化技术可以与大部分产业进行结合。
2智能制造概述
随着我国科技水平的不断提升,智能制造技术的发展取得了很大进步,以现阶段的社会发展角度来看,智能制造一般包括智能制造技术和及智能制造系统。智能制造技术一般是指技术人员通过计算机模拟系统来对某一系统进行分析与决策,能够节省大量的时间以及人力,研究人员利用计算机系统就能够进行充分的分析,同时确保了研发的可靠性与生产的时效性。智能制造系统也就是一种人机一体化智能系统,其主要是由人类专家以及智能机器人自称。在应用智能制造系统时,主要利用计算机来进行,通过人类专家对智能活动的分析与构思来代替制造工程中的人力与脑力活动。智能制造系统是智能制造技术的延伸,是集网络化、自动化技术于一体的制造系统,使整个子系统实现智能化运转。
3机电一体化技术在智能制造中的应用
3.1传感技术的应用
在智能制造当中应用机电一体化技术是非常重要的,同时机电一体化技术可以为智能制造提供更广阔的发展前景,在各个方面都能够有针对性的进行改善。而在机电一体化当中,传感技术占据着十分关键的位置,同时传感技术有着非常明显的优势,那就是有着极强的精确性以及灵敏性。在应用传感技术时,可以有效避免外界其他信号的干扰,同时能够进一步的提升智能生产水平。而普通传感器与之相比,所发挥的效果并不理想,同时在应用的过程中还一定要建立相互匹配的传感器网络系统,这有这样才能够进行信息的对接与传输。但是通过传感技术,就能够直接和智能制造进行融合,以此来降低设计的难度以及标准,并且还能够为企业节约更多的成本。
3.2在数控领域中的应用
对于数控领域的机电一体化技术操作来说,其步骤是相对复杂的,对于操作中的一些细节要求也更加严格。如果在数控领域中应用机电一体化技术的过程中工作人员不重视流程与细节,就会使其中的智能制造过程出现事故,使得设备产生一系列故障,严重的还会为企业带来极大的经济损失。因此,对于数控领域来说,在应用机电一体化技术时,企业一定要将操作人员的培训工作做到位,进而加强操作人员的素质水平与专业能力,同时对机电一体化技术予以相应的重视。可以结合相应的惩罚机制,如果由于自身的操作失误或者马虎而造成了问题与设备故障,需要有操作人员承担,根据问题的大小来进行相应的处罚,进而提高工作人员的工作注意力,降低设备故障的发生率。
3.3自动生产控制的应用
在进行自动生产控制的过程中,企业在进行产品生产时,通常会出现由于人为因素影响而导致的产品精度以及质量不达标的情况。而通过对机电一体化技术的应用,能够对生产活动进行现代化的控制干涉,以此来推动产品产生实现自动化以及智能化,提高工作效率。而在进行产品生产的过程中一旦发生了问题,就会借助自动生产控制来实施干预,来保证产生工作技术步入正轨。现阶段,应用自动生产控制较为普遍的行业主要有香烟、饮料生产等,由于这类产品生产有着重复性强、生产力大的特点,同时对于产品品质的要求较高,因此通过自动生产控制能够在确保产品质量的基础上进行大量生产。另一方面,对于智能制造中机电一体化技术应用的研究文章发现,自动生产过程的跟踪控制系统属于一种新进的自动生产控制系统,其在应用的过程中能够对产品生产过程进行合理的控制,对相关的信息进行整理与分析,保障产品生产过程中能够按照这些参数进行规范、标准的自动化作业,保证产品生长的效率以及质量,进而推动相关企业经济效益的提升。
4结束语
综上所述,在工业生产行业的发展过程当中,智能制造发挥着十分重要的作用。智能制造可以进行工业生产的自动化、智能化管理,以此来提高生产效益及产品质量,进而提高了企业的经济效益和社会效益。而对于智能制造来说,应用机电一体化技术也是非常有必要的,机电一体化技术水平会对智能制造的功能有着很大影响。因此,有关企业一定要对相关工作予以重视,进而为智能制造今后的发展打下坚实的基础。
参考文献
[1]于慧佳.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].南方农机,2020,51(05):219.
[2]董新.对智能制造中机电一体化技术应用的几点探讨[J].产业科技创新,2020,2(08):65-66.
关键词:机电一体化;新机电技术;包装工艺;包装行业;包装机械
机电一体化技术是综合机械、电子信息、自动控制等多个学科的跨学科技术,是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。在加工制造业、机器人、农业等多个领域有着非常广泛的应用[1-3]。机械装置充当执行者的角色;电子信息相当于系统的大脑,依据实际需求,进行分析后得到对应的决策,并通过控制方法和算法驱动机械装置进行动作。随着电子信息。控制理论和机械加工技术的不断进步,今天的机电一体化技术发展飞速,相应的机电一体化产品更是日新月异[4-5]。
1机电一体化技术的发展趋势
随着工程力学、机械动力学、电子信息技术及计算机大数据技术的飞速发展,机电一体化技术成为当代科学技术发展最为前沿和活跃的领域之一。机电技术极大地推动和丰富了传统设计技术的发展,改变了固有的模式,把从面向制造的设计转变为面向用户的设计,极大地扩展了工程师的工作平台和实现技术。目前公认机电一体化技术分为两大类,即生产过程的机电一体化和机电产品的机电一体化。传统的机电产品加上微机控制即可转变为新一代的产品,而新产品则具有功能强、精度高、体积小、更可靠、经济效益显著等优点。机电一体化产品遍布家庭用品、办公设备、交通运输、工业生产、航海航空、军事等各个领域。因此,说机电一体化技术已经应用到了社会的方方面面。
2机电技术在包装工艺方面的应用
产品包装工艺的发展主要依靠相关的机电技术的发展来实现,比如产品成型工艺、印刷工艺、包装工艺、印刷后处理工艺等基本是依靠相关成熟机电技术发展起来的,每一种工艺又包括不同种类,其中包装成型工艺又分为塑料型、金属型、纸质型、复合材料型等,当下为了满足社会节能环保的需求,传统的塑料、铁质包装成型技术已逐步应用到纸质环保包装成型上。这些技术的大力发展都是依赖现代机电技术的支持。
3机电设备在包装行业的重要性
未来包装的机电设备应具备“三高”特性,即高速度、高效率及高质量。智能化包装机电设备的发展重点将逐步趋向能耗低、重量轻、结构紧、占地小、效率高、造型适合环境及作业人员心理及环保需求等方面,我国包装水平已经逐步迈向先进化、智能化和数字化,正在朝着世界包装技术高水平国家迈进。总的来说,我国的包装工艺发展和水平经历了引进、消化和吸收的三个基本步骤,在一定的改进与创新基础之上,包装机电产品也正逐步向机电结合、主辅机结合、成套方向发展。通过机电一体化水平的不断提升,包装设备的可靠性、智能性、先进性得到充分体现,并结合科学设计、优化设计及计算机辅助设计等先进设计技术,研发出具有组合功能的现代化包装机电设备,一方面提升力工业产品整体的包装档次和水平,另一方面也进一步提升了我国包装工艺技术水平,并且能够与国际包装工业技术的质量体系标准完全接轨。
4机电一体化技术在包装机械中的应用
包装机械广泛应用于工业、物流和仓储等多个领域,产品进入到市场流通之前,一般都需要进行包装处理,完成这一过程的装置称为包装机械。随着人们对包装要求的不断提高,对包装机械的功能也提出了新的要求。传统的包装机械多采用机械式控制,如凸轮分配轴式,后来又出现光电控制、气动控制等方式。但是随着包装参数的随机多变,这些传统控制方式越发显得力不从心,这就为机电一体化技术在包装机械中的应用提供了契机。比如在食品包装机械中,以牛奶包装盒为例,首先要将片状的纸盒用吸头吹成方形,然后对纸盒底部进行加热后封压[6],再经输送链道送入灌装和顶部封接工位进行灌装和封顶操作。整个过程有十几道工序,需要几十个执行装置协调工作才能达到要求,传统的凸轮式控制机构的调整非常繁琐,而采用旋转编码器和微机或工控机控制技术,只需要设定每个动作的起始和结束位置,就能通过电磁阀的开启完成每个动作的控制,使得机器结构大大简化,而且还能够随时修改每个动作的时序,保证了机器的运行效率。
5结语
机电一体化技术与其他新技术的快速融合发展,对包装行业的发展,起到了重大的左右。作为一项综合多种先进的新兴技术,其发展并不是孤立的,随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,再经过不断的优化组合和合理配置,最终使产品具备更多的功能,机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。
作者:王祎才 单位:甘肃畜牧工程职业技术学院
参考文献:
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关键词:智能制造技术;智能制造系统;机电一体化技术
1概述
改革开发以来,我国的各项事业也都得到了快速发展,工业生产水平尤其是机械制造水平更是进步显著,正逐渐呈现出从制造自动化向着制造智能化的方向迈进的趋势。与传统制造模式不同,智能制造模式中融入了电子、计算机信息等先进科技,是一种具有自适应加工和综合自动化控制等特征的先进生产方式,它的一个显著特点就是将机械技术和信息电子技术进行了结合使用,从而构建出了能够大幅度提升生产能力和效率的先进制造系统,而这就说明了智能制造的实现过程中就必然离不开机电一体化技术。笔者结合自己的工作实践经验,就机电一体化技术在智能制造中的应用进行了一些有意义的探讨,希望对相关工作能够有所借鉴。
2智能制造的概念及其发展
在当前市场竞争日趋激烈的形势下,机械制造企业都在努力革新自己的生产技术和设备,探寻新的生产方式,而智能制造作为一种更加先进的生产方式,自然就引起了越来越多人的重视。现实中,智能制造一般包含两层含义,一层是实现智能制造过程中所需要用到的各种先进技术,另一层就是指代智能制造系统(如图1所示)。智能制造技术的提出和应用目的就是为了实现智能生产方式,构建智能化的制造系统。可以这么说,在机械制造领域实现智能化制造也是机械制造发展的必然趋势,对提高生产管理能力、生产效率以及企业效益等均具有极其重要的现实意义。与传统的制造技术不同,智能制造技术融合电子、机械以及计算机信息等技术,即智能制造的实现高度依赖于机电一体化技术。智能制造技术的一个最显著的特点就是可以对制造状态实现智能感知,并对感知到的信息进行自动分析和处理,最后还可以生成决策指令来对整个制造加工和管理环节进行自动控制。显而易见,智能制造技术的功能就是对机械产品的加工制造环节进行自动控制,通过对人工决策过程加以模仿来自动生产控制指令。这样做的一个显著好处就是降低了人为因素可能造成的干扰。如采用智能制造技术来生产机械零件产品就消除了因人工操作失误而造成的废品损失,在解放了大量生产劳动力的同时,也极大幅度地提升了生产效率和产品质量。此外,对于一些劳动强度特别大或者生产过程存在潜在安全隐患的领域,采用智能制造技术来替代人工生产也是实现安全和高效生产的一种最佳选择。总之,智能制造技术不仅可以大幅度提升生产效率,而且可以在很大程度上杜绝人为失误的影响,是当前机械制造技术发展的一种主流趋势。智能制造系统就是通过运用智能制造技术来构建的一种先进生产系统。与传统生产方式不同,智能制造系统中融入了大量的制造加工状态信息,并通过对这些信息进行智能处理来及时发现当前制造环节中可能存在的问题,这就为生产加工过程的自动化调节和控制提供了依据。此外,智能制造系统还拥有组织、学习以及优化等众多功能,如可以对生产加工过程中用到的各类资源进行灵活配置,对加工制造过程进行合理优化,对加工过程进行模拟仿真以及可视化展示等,而这些也都迎合了制造业的发展潮流。
3机电一体化技术在智能制造中的应用
当前,机电一体化技术正在逐渐和智能制造技术进行融合,同时两种技术的有机结合也为两者的发展提供了更为广阔的空间。可以这样说,机电一体化技术已经逐渐成为了实现智能制造过程时的一种不可或缺的核心技术。例如当前智能制造系统中所广泛采用的传感器技术就是二者结合使用的典范。在智能制造系统中,需要加装多种型号的智能传感器来对加工制造状态信息进行监测和收集,而这就需要用到机电一体化技术来对信号进行采集。此外,传感器监测到的信息还需要通过信息网络传输给控制系统进行分析,而这也需要用到电子信息技术来构建信息传输网络。总之,在构建智能制造系统的过程中,必不可少地就需要用到机电一体化技术来达到各种信号检测和传输的目的。事实上,智能制造是在制造自动化高度发展的基础上所诞生的一种新型制造理论,而数控技术就是实现制造自动化的一种关键技术。众所周知,数控技术的实现就离不开机电一体化技术,它对数控系统的要求非常高,不仅涉及到模拟、信息处理等多种技术,还包括对所有数字加工环节的自动优化和管理。目前绝大多数制造企业都应用了数控机床,其数控系统主要采用的是“CPU+总主线”的结构形式,通过在线诊断和模糊智能控制的方式来对整个生产过程进行多通道的管控。除此之外,一些国内外先进企业构建的无人化生产线和无人工厂也是机电一体化技术和智能制造技术结合应用的典范。在这些生产制造系统中,工业机器人被大量使用,它们和数控机床之间可以通过物联网来实现互连互通,并通过构建基于人工智能的智能控制系统来对所有制造过程进行控制。
4结束语
总而言之,机电一体化技术作为实现智能制造方式所不可获取的一种关键技术,将其与智能制造技术进行结合应用具有重要意义,必须引起我们高度的重视。此外,智能制造技术和机电一体化技术的结合还会推动二者各自拥有各大的发展空间,这对机械行业的未来发展也将产生巨大的积极作用。
参考文献
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论文摘要:根据国家整体规划,胶东半岛蓝色经济圈已经进入快速建设期,机电一体化专业人才需求在本地区也将迎来一个高峰期。本文对其专业人才需求背景进行了详细的分析,并根据本校及本专业现有的师资力量,提出了建设“高职机电一体化专业技术人才”方案。在本文中,确定了三个专业培养方向,总结了“1.5+0.5+1”的人才培养新模式,“教学做一体化”教学模式,以及“双证融通”式课程教学模式。
机电一体化技术是集机械、微电子和计算机技术于一体的综合应用技术,也是现代制造业的核心技术。随着山东省大力推进半岛制造业基地暨北部沿海经济产业带建设,机械制造、电子信息、食品加工和黄金工业四大支柱产业以及汽车、手机、电脑三大产业集群均进入了快速膨胀期。制造业的现代化水平得到了提升,最显著的标志是采用大量的自动化生产制造系统取代了传统的、自动化程度较低的生产方式。
现代机电一体化技术是机械、电子、信息和管理等学科有机结合的高新技术,广泛应用于机械、电子、汽车、食品、医药等行业。可以说,任何产品只要投入工业生产,就必须采用自动化生产制造技术以提高产品质量和生产效率,否则将没有市场竞争力,而自动化生产制造的核心技术就是机电一体化技术。因此加速培养机电一体化技术高素质技能型人才已经成为高职高专院校的当务之急。在此背景下,山东省大部分高职院校都开设了机电一体化技术专业以满足社会对该专业人才的需求。wWW.133229.CoM但一方面,企业难于招聘到合格人才,另一方面相应毕业生感叹就业困难,工作难找。分析原因是供非所需,高职院校内部在该专业培养目标与定位、专业建设与课程设置,实习实训内容及条件等方面存在问题。因此,应依据社会需求确定人才培养目标,以就业为导向构建人才培养新模式,增强人才培养的针对性,适用性,实现人才培养与社会职业岗位的接轨,服务地方经济,并促进毕业生充分就业。
1 根据半岛区域经济发展需要,确定高职机电一体化技术专业人才的培养目标
在对山东省机电设备制造企业和胶东半岛大中型机电企业调研、毕业生跟踪调查和专业建设委员会论证的基础上,归纳出半岛经济发展急需的三种职业特色鲜明的机电类就业岗位群,分别是食品灌装生产线的运行与维护,新能源装备制造的生产与维护,电子组装工艺操作。
山东省是我国重要的粮食及食品生产加工基地,随着人民生活水平的提高,人们对食品的质量、包装和精细化程度要求越来越高,这就带动了食品灌装、包装设备的飞速发展。自从我省做出重点发展食品产业群的重大决策以来。产业集群蓬勃发展对灌装生产线人才的大量需求早已初见端倪。
根据国家中长期发展规划,我国的核电和风电已经进入高速发展期。山东在半岛沿海地区规划了海阳、荣成、乳山三座核电站,并计划在“十二五”末全部投产发电。同时山东地处东部沿海,具有丰富的风能资源,各大发电集团竞相在山东沿海地区修建风力发电厂。这使得山东省核电、风电等新能源装备制造业快速发展,可以预见随着山东核电、风电产业发展的推进将需要大量掌握核电、风电相关知识的装备制造业专业技术人才。
随着现代信息产业的不断发展,电子应用技术发展的不断需求,电子组装技术在真个电子整机装配加工中所占的地位越来越重要。胶东半岛在发展电子信息与家电产业集群的同时,电子组装技术备受关注,据调查分析,电子组装技术产业的人才存在着巨大的缺口,在未来需要众多电子组装技术人才满足企业生产需求。
我们通过以上市场调研,制定了适应区域经济发展的机电一体化技术专业的人才培养方案,确定了在机电一体化技术公共知识平台的基础上分三个专业培养方向:食品灌装生产线的运行与维护、新能源装备制造的生产与维护、电子组装工艺操作。
2 构建科学合理的新型人才培养模式,为胶东半岛培养高素质技能型人才
2.1 构建“1.5+0.5+1”的人才培养新模式
机电一体化技术专业的传统教学模式是实施“2.5+0.5”人才培养模式,即三年中两年半在学校完成教学计划规定的所有课程,最后半年赴企业进行顶岗实习。这种传统人才培养模式难以培养出我们所需要的为地方企业量身打造而熟练掌握专业知识和技能的专门化人才。因而进行人才培养模式改革,构建科学合理的人才培养新模式势在必行。“1.5+0.5+1”正是贯彻分方向教学并实施产学研合作办学的一种教学新模式。1.5是指在新生入学后在第一到第三学期,学习基础类模块、专业基础模块、专业核心模块和技能核心模块,在这样一个公共知识平台的基础上主要培养学生从事机电类岗位的基本能力。0.5是指在第四学期进行专业拓展能力模块的学习,即学生根据自己的兴趣和就业意向自行选择三个就业方向的一个,进行该方向一系列知识和技能领域的学习。1是指在最后一年,学生根据各自选择的专业方向到对口的企业进行更有针对性地进行技能培训,并顺利完成顶岗实习。
2.2 推行“教学做一体化”教学模式
在分方向教学的课程学习中,部分课程专业性强,如没有合适的实训载体,学生难以实际掌握该专业技能,因而在合作企业的帮助下建设了两个校企合作共建实验室,在这里实现了部分课程理论教学和实践教学一体化的教学模式,通过以具体的工作任务为中心,实际操作为载体。使学生在实际训练中得到了知识和技能的培养,提升了学生的职业素质。并有企业技术人员担任课程的部分授课任务,使学生所学知识与企业的实际需要实现了“零距离”接轨。
2.3 实行“双证融通”式课程教学
高职教育的特点是突出学生职业技能的训练,培养学生的职业实践能力。而国家在长期对各行业生产一线和生产过程职业技能的总结过程中,形成了一套完备的各行业职业资格标准。所以参照行业职业资格标准,进行课程体系的改革和课程内容的重组,有助于提升学生的核心竞争力。这种以“双证书”为目标,构建以职业能力为主线的教学内容和教学环节,将“双证书”教育融入教学全过程,使学生在学习相关课程后可直接参加职业资格证书考试,我校机电一体化技术专业学生在学校期间可考取维修电工(中级)证书和机电一体化技能认证。
3 结语
以服务为宗旨,以就业为导向,走产学研结合的发展道路,是国家对高职院校办学方向的科学定位。通过对胶东半岛人才市场需求的深入调查研究,培养特色鲜明的机电一体化技术专业人才适应区域经济发展的人才需求,不仅契合高职院校的服务定位,而且提高了毕业生就业对口率,真正实现了学校与企业的“零距离”接轨。
参考文献:
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