導(dǎo)語：現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)教育論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：借鑒德國職教師資培養(yǎng)的教育理念和教學(xué)方法，籌建開放式的自動化綜合實驗室，開發(fā)模塊化柔性制造系統(tǒng)，有助于改變傳統(tǒng)工科教學(xué)存在的弊端，提高教育教學(xué)質(zhì)量。本文總結(jié)了同濟大學(xué)職教學(xué)院引進德國現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備，開發(fā)模塊化柔性制造系統(tǒng)的經(jīng)驗，并對這一系統(tǒng)的特征及適用范圍作一闡述。

關(guān)鍵詞：模塊化；柔性制造系統(tǒng)；實驗室；方案；特征；范圍

同濟大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院從1997年起承擔(dān)了中德兩國政府簽署的職教師資培養(yǎng)的合作項目，項目合作期限共八年，分三個階段執(zhí)行。現(xiàn)設(shè)有機械工程及其自動化、電子與信息工程、土木工程、工商管理四個職教師資本科專業(yè)，生源主要是職校和大專的優(yōu)秀應(yīng)屆畢業(yè)生。學(xué)院同時還是上海市和全國中、高等職業(yè)教育師資重點培訓(xùn)基地以及中德職業(yè)教育師資培訓(xùn)中心。

根據(jù)中德合作項目要求，學(xué)院按中德雙方共同開發(fā)、制定的培養(yǎng)模式、教學(xué)計劃與大綱，培養(yǎng)集專業(yè)知識和技能及師范教學(xué)能力于一身的復(fù)合型職業(yè)教育高級人才。在職教師資培養(yǎng)過程中，學(xué)院借鑒和引進德國職教師資培養(yǎng)的教育思想與教學(xué)方法，特別注重對學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)與訓(xùn)練，大力加強專業(yè)實驗室的建設(shè)。

一、現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備的引進

傳統(tǒng)的工程學(xué)科教學(xué)中，通常做法是各門課程單獨傳授，學(xué)生很少有機會了解各種技術(shù)在實際工程中是如何被綜合性應(yīng)用的。學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時，每門課程雖然都有相應(yīng)的實驗，但這些實驗都是各自獨立進行的。在很多情況下，實驗中所使用的設(shè)備和器件很多都是實驗室專用的，與工業(yè)生產(chǎn)中所使用的實際設(shè)備和器件有著較大的差異。自動化技術(shù)是一門融機械、電氣、電子及計算機等技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，在這種技術(shù)中，不同領(lǐng)域和層次的知識與能力融會在一起。與其他工程領(lǐng)域相比，在自動化生產(chǎn)中所使用的生產(chǎn)設(shè)備都是資金密集型的。因此，一方面，一般教學(xué)或培訓(xùn)單位是沒有經(jīng)濟實力專門為教學(xué)購置真實的、昂貴的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的；另一方面，擁有自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的企業(yè)，因經(jīng)濟原因而不愿將其作為實訓(xùn)設(shè)備給學(xué)生使用。這樣，學(xué)校在傳授自動化技術(shù)時，只能用模型或采用計算機仿真作為一種彌補的手段，但采用模型或計算機仿真的手段，學(xué)生無法學(xué)到真實生產(chǎn)系統(tǒng)所需的知識。從某種意義上說，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生是“半成品”，學(xué)生走上工作崗位后，面對實際的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、器件仍然感到陌生，需要經(jīng)過較長的工作崗位適應(yīng)期。

同濟大學(xué)職教學(xué)院在職教師資培養(yǎng)過程中，充分地認識到了上述問題。為使機械工程及其自動化專業(yè)方向的職教師范生在學(xué)習(xí)過程中，有機會將所學(xué)到的各門專業(yè)課的知識綜合性地應(yīng)用到接近于生產(chǎn)實際的過程中，為他們走上教學(xué)崗位后應(yīng)用這種新的教學(xué)理念打下基礎(chǔ)，學(xué)院除了建立適合于現(xiàn)代教學(xué)法模式的幾個獨立的專業(yè)實驗室外，正在籌建一個開放式自動化綜合實驗室。在這個綜合實驗室中，將開發(fā)一套完全接近于生產(chǎn)實際的模塊化柔性制造系統(tǒng)，由同濟大學(xué)和德國技術(shù)合作公司(GTZ)共同投資。實驗室的開放性主要體現(xiàn)在兩個方面：一是系統(tǒng)組成具有開放性，系統(tǒng)中不同生產(chǎn)廠家的設(shè)備可相互兼容，便于以后擴展；二是實驗室資源具有開放性，實驗室可面向校內(nèi)外各種層次的學(xué)生或培訓(xùn)學(xué)員，做到資源共享，擴大受益面，使得高投資的設(shè)備取得盡可能大的社會效益。

二、模塊化柔性制造系統(tǒng)的配置

建成后的模塊化柔性制造系統(tǒng)，應(yīng)該能夠完成不同形狀和結(jié)構(gòu)尺寸零件的加工。現(xiàn)計劃在該系統(tǒng)中加工制造東方明珠電視塔模型、國際象棋等，從毛坯進來直到成品制成的所有工序都要在該系統(tǒng)中完成。為了達到這些工藝要求，系統(tǒng)集成了下列主要功能模塊：

(一)切削加工工位

該工位由一臺數(shù)控車床和一臺數(shù)控銑床組成，能完成車、銑、鉆的切削加工任務(wù)。數(shù)控裝置采用的是具有開放性和兼容性的通用PC機，操作鍵盤為標(biāo)準的PC機鍵盤，操作系統(tǒng)為WIN95／98／2000／ME／NT4.0／XP，采用圖形操作界面，具有人機對話編程功能。在這兩臺機床上可以選用手動、半自動、全自動數(shù)控加工方式，學(xué)生在工位上可以學(xué)習(xí)編制數(shù)控程序、操作和調(diào)整數(shù)控機床。

(二)上、下料工位

在該工位上配置一臺Eshed公司的五軸機器人，通過在線模塊，可以將PC機上編好的程序直接傳送到機器人控制器中。學(xué)生在該工位上可以學(xué)習(xí)機器人編程語言，并學(xué)習(xí)如何操作使用機器人。

(三)倉儲系統(tǒng)

倉儲系統(tǒng)采用的是一個四層28個庫位的立體高架倉庫，共分三個區(qū)域，分別用于存放毛坯、半成品和成品零件，同時配備一個物料搬運機械手。

(四)柔性物料輸送系統(tǒng)

在各個工位之間零件的傳輸，是由一個環(huán)形的可按需拼裝的傳送帶和有軌輸送小車完成的，該傳送系統(tǒng)具有零件的傳送、交換等功能。

(五)監(jiān)控系統(tǒng)

每個自動工位都配備一個可編程控制器，各自動工位之間是通過工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)(如Profibus)相連接的，由一臺PC機實現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。為了實時監(jiān)控系統(tǒng)中每個自動工位的工況，在這臺PC機上還可實時顯示各自動工位的工況信息。

三、模塊化柔性制造系統(tǒng)的特性

在綜合性的專業(yè)實驗室里，主要傳授與實踐有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容和實際的操作技能，在建立綜合性的專業(yè)實驗室時，必須考慮到使學(xué)習(xí)的內(nèi)容與勞動過程緊密相關(guān)。因此，所要建立的模塊化柔性制造系統(tǒng)具備了下述重要特性：

(一)工業(yè)標(biāo)準化特性

在系統(tǒng)中絕大部分的設(shè)備和器件都符合工業(yè)標(biāo)準，盡可能不使用過分簡化了的教學(xué)設(shè)備與器件，使學(xué)生可以在一個能反映真實生產(chǎn)過程的系統(tǒng)中學(xué)到專業(yè)知識與操作技能。

(二)模塊化特性

系統(tǒng)被設(shè)計成具有模塊化的特性，也就是系統(tǒng)中的每個功能部件都能獨立運行，重要的功能部件應(yīng)該是分布式控制的。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不僅可以對各個功能部件進行操作，而且還可以根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容增減功能部件，功能部件的增減同時又不影響系統(tǒng)中其他功能部件的運行。

(三)結(jié)構(gòu)的開放性和兼容性

由于電子技術(shù)、信息技術(shù)和自動化技術(shù)的快速發(fā)展，所建系統(tǒng)必須與變化了的技術(shù)要求相匹配。在設(shè)計該系統(tǒng)時，我們充分考慮了其硬件結(jié)構(gòu)與軟件系統(tǒng)的開放性和兼容性，使得組成該系統(tǒng)的設(shè)備不僅能與當(dāng)今其他設(shè)備相組合和匹配，而且還具有進一步開發(fā)的可能性，為將來技術(shù)更新留有余地。

(四)學(xué)習(xí)的實踐特性

學(xué)生在綜合性的專業(yè)實驗室中學(xué)習(xí)時應(yīng)該具有創(chuàng)造性勞動的可能性，也就是允許學(xué)生對某些設(shè)備進行拆裝、更改，以使他們能夠真正學(xué)到生產(chǎn)實際所需的專業(yè)技能。在該系統(tǒng)中采用的元器件雖然是工業(yè)用的，但是，在設(shè)計這些元器件時已經(jīng)充分考慮到了拆裝的方便性。所以，學(xué)生能較容易地把建好的系統(tǒng)重新拆開，然后再組裝起來，而且還可以通過增減器件來對系統(tǒng)的配置進行重構(gòu)。

(五)現(xiàn)代教學(xué)特性

在現(xiàn)代職業(yè)勞動中，勞動組織形式是以小組勞動為特征的，在職業(yè)技術(shù)教育中，學(xué)生在學(xué)校就應(yīng)該了解并習(xí)慣于這種勞動組織形式。模塊化柔性制造實驗系統(tǒng)為學(xué)生提供了這種可能性，這是因為每個功能部件都能獨立運行，各功能部件又通過局域網(wǎng)絡(luò)相連接，通過協(xié)調(diào)控制連成一個系統(tǒng)。當(dāng)學(xué)生在該系統(tǒng)中學(xué)習(xí)時，可以將“構(gòu)建系統(tǒng)”作為一個學(xué)習(xí)課題，先構(gòu)思出整個系統(tǒng)的方案，然后各小組分別對各功能部件進行設(shè)計、安裝、編程和調(diào)試。在各功能部件調(diào)試通過之后，將組合系統(tǒng)進行整體調(diào)試。在整體調(diào)試通過之后，再對系統(tǒng)進行評價，最后，整個學(xué)習(xí)課題才算完成。

學(xué)習(xí)的任務(wù)是以課題的形式出現(xiàn)的，學(xué)生參與了從整體構(gòu)思、設(shè)計直至安裝、編程、調(diào)試、評價的所有學(xué)習(xí)過程，這樣的學(xué)習(xí)過程符合行為導(dǎo)向和創(chuàng)造導(dǎo)向的教學(xué)思想。學(xué)生在這樣的系統(tǒng)中學(xué)習(xí)，除了能學(xué)到有關(guān)專業(yè)知識和技能外，還能培養(yǎng)包括獨立工作能力、決策和判斷能力在內(nèi)的個人能力，以及包括協(xié)作能力、交往能力以及強烈的責(zé)任心在內(nèi)的社會能力。

四、模塊化柔性制造系統(tǒng)的適用范圍

(一)學(xué)習(xí)內(nèi)容

在該模塊化柔性制造系統(tǒng)中，可以進行下列單項或多項內(nèi)容組合式的教學(xué)與培訓(xùn)：

●數(shù)控機床操作、編程和加工功能擴展重構(gòu)以及數(shù)控機床精度檢查及調(diào)整

●機器人的操作、調(diào)整、編程和保養(yǎng)

●數(shù)控機床和機器人的聯(lián)機

●倉儲管理

●傳送帶調(diào)整、重構(gòu)和編程

●傳送帶與倉庫以及各工位之間的聯(lián)機

●工件檢驗和質(zhì)量管理

●計算機網(wǎng)絡(luò)

●電子、電氣、氣動等的安裝

●復(fù)雜系統(tǒng)的調(diào)試、維護、保養(yǎng)和故障查找

●編制教學(xué)軟件并制作新的教學(xué)媒體

(二)適用對象

由于該系統(tǒng)與一般的實驗設(shè)備相比價格較昂貴，而且從技術(shù)的角度看系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以如何充分、合理地使用好該系統(tǒng)是非常重要的。建成的綜合性的自動化專業(yè)實驗室將成為開放性實驗室，主要面對下列學(xué)習(xí)對象：

1．本學(xué)院的學(xué)生。主要是已經(jīng)學(xué)過專業(yè)基礎(chǔ)課的機械工程及自動化、電子與信息工程等專業(yè)不同竿級的學(xué)生。

2．同濟大學(xué)其他院系的學(xué)生。為了實現(xiàn)資源共事，可以讓本校其他院系需要做機電一體化實驗的學(xué)生共同使用該實驗室。這樣不僅可以提高設(shè)備的利用率，而且可以增進院系之間的合作交流。

3．參加進修與繼續(xù)教育的職教教師或工程技術(shù)人員。本學(xué)院是上海市和全國的職教師資培訓(xùn)基地，承擔(dān)著大量的職教教師的進修與繼續(xù)教育的任務(wù)。將該綜合性的專業(yè)實驗室用于對外培訓(xùn)，不僅可以進一步提高實驗室的利用率，而且可以為學(xué)院帶來一定的經(jīng)濟效益，并將其中的一部分資金用于設(shè)備的日常維護，為實驗室的正常運行提供了相應(yīng)的經(jīng)濟保障。

同濟大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院在建立模塊化柔性制造系統(tǒng)時，不僅考慮了技術(shù)方面的問題，還充分地考慮了教育學(xué)和方法學(xué)方面的問題。在今后的教學(xué)過程中，學(xué)院將針對不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對象，采取不同形式的教學(xué)模式，并將與中外職教研究機構(gòu)共同開發(fā)實驗大綱與實驗內(nèi)容，編制實驗教材。