導語：工業互聯網技術在實訓室的應用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：職業院校實訓室建設是一項很重要的內容，而工業互聯網技術在職業院校實訓室的應用是專業技術培養必然的趨勢，也為職業院校的產教融合、頂崗實習提供一定的基礎支持。文章通過金華市技師學院實訓室的工業互聯網的應用，來說明工業互聯網技術在職業院校實訓室的應用價值以及對教學改革的促進作用。

關鍵詞：工業互聯網技術應用；職業院校；實訓室建設；教學創新

1工業互聯網的技術架構

工業互聯網平臺是面向制造業數字化、網絡化、智能化需求，構建基于海量數據采集、匯聚、分析的服務體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業云平臺。工業互聯網總體架構包括邊緣層、IaaS層、工業PaaS層、工業SaaS層[1]。學院實訓場所建設的工業互聯網是根據學院的實際情況基于總體架構而成的特有的技術架構，詳細架構如圖1所示。系統架構主要由設備層、邊緣計算層、霧計算層、云平臺組成。設備層是將分布在學校內部各個單元的可接入的設備，包括數控機床、加工中心、機器人、普通機床、實訓室等接入聯通，是整個系統建設數據的源頭；邊緣計算層中設備數據的有效接入，依據不同的設備類型選擇不同的接入手段，可以選擇物聯網關也可以選擇系統對接，接入層需要具備協議解析和邊緣計算的能力；霧計算層將采集的信息經過邊緣計算初級處理加工后的數據，按照系統應用的數據處理后展示和控制，根據云平臺的數據接入要求，把現場數據脫敏后上傳給市工業互聯網云平臺。云平臺層將數據根據要求分類，實現以標準格式應用展示。

2學院工業互聯網網絡架構

學校內存在大量的耗能單元，這些單元有實訓機床、教學儀器，還有一些計算機機房等；目前實訓樓內的制造設備都是獨立運行并未聯網，所有設備的管理比較粗放；學生在實訓過程中對設備的操作是否合規、制造設備自身狀態等信息都無法準確獲知[2]。隨著IPv6網絡技術的發展和應用，校內的網絡都是基于IPv6基礎上形成的架構，利用工業互聯網技術，我們對實訓設備進行改造，加裝邊緣網關，將實訓場所的網絡也基于IPv6建設，實現了實訓設備的上網。按照設備分布情況進行接入單元的劃分，每個單元設置校園匯聚交換機，每個單元的工業設備按照自身控制器特點進行采集參數的設置。采集解析器的作用是協議轉換，將機床自身的私有協議轉化為可以統一的加密協議。

2.1實訓室電源遠程控制管理系統

每個實訓室配置一套能耗采集網關，控制實訓室的總電源開關的開關功能，也可以通過手機App或公眾號對每個實訓室的總電源開關的遠程開關進行控制；所有狀態信息通過能耗采集網關上傳到霧計算服務器，通過應用軟件使用者可以獲取實訓室當前的電源開光狀態[3]。

2.2機加工實訓設備實時采集監控系統

（1）教學任務下發。根據教師教學計劃，將相應實訓的教學任務通過云平臺下發到實訓設備，同時與這些教學任務相匹配的實訓操作指導書也同時自動下發到該實操操作的實訓設備。（2）實操指導。學生在邊緣網關上通過刷卡領取實操作業內容，進行實操操作。邊緣網關根據任務顯示操作指導書，引導學生按步驟操作，減少操作失誤。設備運行信息實時采集（節拍、狀態等），可實時了解學生在操作過程中出現的問題，同時收集這些數據，進行分析后可進一步制定更好的教學方案，實現更好的實訓教學任務。（3）工業互聯網系統運維培養。利用現有的工業互聯網系統資源，培養學生熟悉物聯網系統的使用方法，并針對系統出現的故障現象分解解剖，提高學生對物聯網系統的運維能力。（4）遠程監控功能。學校工業互聯網實訓應用平臺與學校的監控系統實現無縫對接，做到了對實訓場所的全場監控，可以在第一時間發現問題，促進教學改革，也可以對學校的教學督導提供有效的數據支持。（5）刷卡開機功能。學生通過刷校園卡對設備進行加電，開啟設備，同時實現設備自檢。可做到對設備的使用者記錄，如使用者操作不當，可通過記錄查看，做到信息可追溯。

2.3設備管理

實現對所有實訓設備的信息化管理，通過工業互聯網監管平臺可以查看設備當前的運行狀態，當前的使用情況，當前設備的電壓、電流情況等。

3工業互聯網技術在實訓場所應用的優勢

3.1技術提升

我們在實訓場所采用支持高可用、超高吞吐量的消息中間件，以支持大量設備傳輸的數據，將設備數據實時采集到平臺。系統整體采用高可用架構，保證系統在極端情況下仍可正常提供服務。同時利用現有工業互聯網資源增加學生和老師對接當前企業工業互聯網運用情況的了解，為學校培養符合當前企業真正所需人才提供保障。

3.2工業互聯網技術應用優勢

3.2.1操作便捷大多數學生在校期間學習以理論知識為主，實踐相對較少，與社會實際需求差距較大，通過在實訓場所應用工業互聯網，讓學生在學校就有機會接觸并與社會接軌的工業現場場景。實訓場所的工業互聯網應用參考企業實際生產線上的操作流程，操作便捷，學生只要通過刷校園一卡通就可實現任務單領取、實訓加工全過程監控、完成后自動檢測等過程，操作簡單方便可控。3.2.2拓寬技術涉及面，提高專業技能學生在校除了學習工業互聯網理論知識，還能近距離接觸當前企業所用的工業互聯網系統，在原有的基礎知識學習上增加了工業互聯網相關專業技術學習，不僅拓寬了技術涉及面，對現代智能制造技術也有全新的、直觀的認識，使得學生在校內就具備了解決工業生產過程中的一些基本問題，增加了創新能力，為今后工作打下堅實的基礎。3.2.3市場優勢目前，市場層面缺少專門為技師學院提供一站式實訓管理模塊系統的解決方案。市工業互聯網平臺產教融合應用將打造成一個可復制的信息化實訓管理系統，可推廣到其他技師學院中。同時應用于實訓室的工業互聯網全部服務采用SSL加密傳輸數據，對于敏感信息進行二次加密，使用了非對稱加密，保證敏感數據安全符合《GBT22239—2019信息安全技術網絡安全等級保護基本要求》《GBT20984—2007信息安全技術信息安全風險評估規范》等相關安全管理規范。

4工業互聯網技術在實訓場所應用的價值體現

工業互聯網平臺在對學院實訓設備管理的過程中，促進了產教融合應用，引入了企業工業互聯網管理模式，將工廠習慣提前引入到學校教學中。在教學過程中，我們應用學生的校園卡刷卡開啟設備，同時對設備進行一次自檢工作，這樣提高了學生操作的安全性，在很大程度上減少學生因開機不正確而引起的安全事故。工業互聯網平臺的應用，也很好地監管了學校實訓設備的能耗，通過平臺可以實時了解各實訓設備的能耗情況，也能通過能耗數據分析減少能源浪費情況。如今年五一放假期間，我們發現在能源監管平臺上還存在大的電量消耗情況，通過對后臺的數據分析比對，發現在一臺實訓設備在沒有操作人員的情況下還在開機運轉，馬上聯系了實訓室管理老師將設備關閉，減少了能源消耗，同時也提高了安全性。平臺應用以來多次監測到在空閑時間有設備開機運行的情況，為學院在節能減排和安全方面提供了不小的幫助，同時由于在開啟設備之前增加了刷卡檢測的環節，促進學生養成在實訓開始時檢測設備的習慣，不僅提高了操作的安全性，而且也為學生以后進入企業工作打好了細心操作的基礎。平臺在應用時將企業的刷卡機制和任務單引入教學中，形成獨有的教學模式。在課前，教師通過平臺將課堂的實訓教學任務單和教學要求或教學視頻下發的每一臺設備的邊緣網關里，學生通過刷校園卡開啟設備，選擇當天課堂的教學任務，并根據教學任務進行實訓操作，同時教學要求和教學視頻可讓學生多次重復學習，鞏固操作要點，提高學生在課堂上的主動性。在實訓過程中，邊緣網關記錄了設備的操作過程，并將實際的操作過程與記錄中的標準操作進行比對，完成智能評價學生的操作過程。同時因為開機前采用刷卡開機，可有效地記錄當前的實訓操作人員，如果在實訓過程中發生問題，也可進行操作信息追溯。平臺采用24小時監管機制，對接入的每臺設備監管，可實時看到每臺設備的當前操作人員，設備的運行情況，以及教學任務的完成情況，并且平臺對接了學校監控系統，可通過高清監控查看實訓現場操作情況，為學校教學督導帶來了便利。同時，實訓數據的記錄為學校的教學改革提供有效的數據支撐，從而能更有效地分析實訓過程中的問題，促進教學改革。

5工業互聯網技術在實訓室應用帶來的效益

（1）提升學院實訓管理水平：減少學生被動實訓情況、增加實訓設備利用率、減少實訓老師的工作量。實現實訓信息數字化：學生的實訓信息數字化，實訓質量數字化、學生的實訓過程評價數字化。強化學生技能學習：學生在學校就可以接觸工業互聯網的實際運用實例，為學生今后走上工作崗位即可直接上崗打下堅實的基礎。（2）深入開展產教融合：學生在系統平臺上完成招聘就業，完成企業招人和學生應聘一條龍服務，深度促進校企合作，做到企業、學校共同進步。（3）實現實訓監管：通過部署市工業互聯網平臺產教融合應用，加強了學院對實訓態勢動態監測，提升了風險預警能力，結合實訓設備的數字化改造實現了設備利用率、設備平均故障時間的監測，為學院降低運維成本，提升了學院本身的經濟效益。（4）為學院帶來新的教學模式：讓學生在校內就可以接觸當前企業正在實際運用的新技術并可實踐操作，給社會提供適應社會實際需求的人才，同是也促進了職業院校實訓教學改革。

6結束語

工業互聯網是近年來在全球范圍內興起的，以互聯網和新一代信息技術與工業系統全方位深度融合為特征的，新型、重大的工程科技和產業應用，是支撐全球新一輪產業變革的關鍵基礎。人才培養是重中之重，而職業院校以培養高技能人才和實用性技術技能型人才為目標，通過在實訓場所應用工業互聯網技術，讓學生更貼近社會，掌握更貼近企業工作崗位的技能要求，同時也提升了學校學生的技能創新，為企業提供迫切所需的人才。隨著物聯網、工業互聯網的發展，這方面的人才缺口很大，做好這方面專業人才培養很重要。

參考文獻

[1]劉圖楠．5G工業互聯網的邊緣計算技術架構與應用分析[J]．長江信息通信，2021,34(4):44-46.

[2]王佳，邵枝華，徐硯．工業互聯網技術體系研究與應用分析[J]．通信技術，2020,53(3):625-633.

[3]歐躍發，韋相貴，劉科明．工業互聯網思維下的實訓設備管理系統設計——以北部灣大學為例[J]．北部灣大學學報，2020,35(4):34-39.

作者：王碧玉 朱曉剛 單位：金華市技師學院