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關鍵詞: 工作過程系統化 機電一體化專業 開發實踐
在學習了世界各國職業教育課程模式的基礎上,中國職業教育的前輩進行了多種改革與嘗試,并在模塊化課程、項目化課程等領域取得了很多令人矚目的成果,但這些成果都還在摸索與嘗試階段,不成熟、不系統。姜大源教授提出來的工作過程系統化課程無疑促使中國職業教育課程改革向前進了一大步。
一、工作過程系統化課程概述
所謂工作過程,指的是個體“為完成一件工作任務并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序”。工作過程系統化課程類似于德國的工作過程導向課程,但又有所區別,它是植根于中國職業教育的土壤成長起來的一棵極具生命力的小樹,它選擇工作過程作為參照系重新構建課程體系,課程內容和結構追求的不是學科架構的系統化,而是工作過程的系統化,旨在培養人的綜合能力(專業能力、方法能力、社會能力)。
二、機電一體化專業(高級工)課程開發過程
(一)工作任務分析―典型工作任務篩選。淮海技師學院位于宿遷市經濟開發區,對本市及本市周邊地區跟機電一體化專業相關的企業進行調研,主要采取問卷調查、專家訪談、頭腦風暴等方式,采用多種統計方法,對相關崗位工作任務進行分析、篩選出典型工作任務。經過充分的市場調研,機電一體化專業(高級工)的典型工作任務有:機電一體化設備與系統的簡單設計、機電一體化設備制造、機電一體化設備安裝與調試、機電一體化設備使用、機電一體化設備管理、機電一體化設備維護與修理,機電設備與產品制圖,工廠供配電,數控設備應用與維護,建筑機電使用與管理,ISO質量管理,機電設備營銷等。
(二)行動領域歸納―――典型工作任務整合。即根據能力復雜程度整合典型工作任務形成綜合能力領域。由于典型工作任務是篩選的結果,還是零散的,這就需要對典型工作任務實施進一步歸納,以形成源于典型工作任務又高于典型工作任務的,符合企業需求的工作領域,稱為行動領域,這是課程體系開發的平臺。機電一體化專業行動領域:普通機電一體化設備行動領域,自動化機電一體化設備行動領域,特殊設備行動領域。
(三)學習領域轉換―――課程體系構建。即根據職業成長及認知規律遞進重構行動領域轉換為課程。作為一種教育,課程設計不能只考慮企業的需求,因為企業的目標是功利性的,功利本身并沒有錯,這是企業發展必需的。但是,教育還必須關注人的一生發展,所以,課程必須融入教育因素。這意味著課程既要遵循職業成長規律,又要遵循認知學習規律。職業成長規律指的是從入門到熟練,從單一到綜合,從新手到專家。使行動領域實施“教育學”的轉換,形成所謂的學習領域體系。在與機電一體化專業相關的行動領域實施“教育學”的轉換,形成10個學習領域:
一是文化基礎學習領域,二是職業素養學習領域,三是機電一體化設備系統功能分析學習領域,四是電子部件制作與檢修學習領域,五是機械部件加工作與設計學習領域,六是電機控制部件制作與檢修學習領域,七是機電設備運行維護與檢修學習領域,八是自動控制系統功能關系分析學習領域,九是常用控制系統制作與檢修學習領域,十是自動生產線運行與維護學習領域載。
(四)學習情境創設―――學習單元設計。即根據職業特征及完整思維細化學習領域為主題學習情境。學習情境的創設,一要關注職業工作過程的特征,工作過程的6要素:工作對象、內容、手段、組織、產品和環境,它們是變化的;二要關注相對固定的思維過程,即個體思維過程的完整性:資訊、決策、計劃、實施、檢查和評價。機電一體化專業的每個學習領域都由若干個學習情境組成。具體如下:
1.文化基礎學習領域由6個學習情境組成:(1)思想政治。(2)職業實務寫作。(3)數學。(4)英語。(5)計算機。(6)體育。
2.職業素養學習領域由10個學習情境組成:(1)職業生涯規劃訓練。(2)書寫能力訓練。(3)心理訓練。(4)禮儀訓練。(5)團隊合作訓練。(6)理財能力訓練。(7)口才訓練。(8)“6S”管理訓練。(9)就業指導訓練。(10)模擬員工訓練。
3.機電一體化設備系統功能分析學習領域由3個學習情境組成:(1)解構典型機電一體化系統。(2)解構機電一體化系統的功能部件。(3)機電一體化系統的技術應用與管理。
4.電子部件制作與檢修學習領域由10個學習情境組成:(1)萬用表的制作、調試與檢修。(2)穩壓電源的制作、調試與檢修。(3)穩壓電源的制作、調試與檢修。(4)智力競賽搶答器的制作、調試與檢修。(5)脈寬調制器的制作、調試與檢修。(6)通用控制器的制作、調試與檢修。(7)數字鐘的制作、調試與檢修。(8)電燈亮度調節器的制作、調試與檢修。(9)聲光控制延時電路的制作、調試與檢修。(10)數顯可調恒溫控制器的制作、調試。
5.機械部件加工作與設計學習領域由7個學習情境組成:(1)識讀組合三視圖。(2)繪制組合軸測圖。(3)識讀零件圖。(4)識讀部件裝配圖。(5)測繪零部件圖。(6)用普通機床加工部件。(7)用數控機床加工零部件。
6.電機控制部件制作與檢修學習領域由12個學習情境組成:(1)交流電機應用與檢修。(2)制作交流電機正反轉控制器。(3)制作交流電機降壓啟動控制器。(4)制作交流電機制動控制器。(5)制作交流電機調速控制器。(6)制作交流電機順序控制器。(7)制作交流電機位置控制器。(8)制作直流電機啟動、正反轉控制器。(9)制作直流電機的調速控制器。10.制作直流電機的制動控制器。(11)自動調速控制系統的運行和調試。(12)交流變頻調速器的操作與調試。
7.機電設備運行維護與檢修學習領域由10個學習情境組成:(1)M1432外圓磨床安裝與運行。(2)X62萬能工作臺臥式銑床安裝與運行。(3)T68臥式鏜床安裝與運行。(4)M1432外圓磨床調試與檢修。(5)X62萬能工作臺臥式銑床調試與檢修。(6)T68臥式鏜床調試與檢修。(7)氣壓、液壓系統電氣控制安裝與運行。(8)氣壓、液壓系統電氣控制故障檢修。(9)復雜機床電氣控制系統的運行與維護。(10)數控機床的維護與一般檢修。
8.自動控制系統功能關系分析學習領域由6個學習情境組成:(1)自動控制及自動化技術概論。(2)直流調速實訓裝置功能分析。(3)電力電子變流裝置功能分析。(4)使用計算機對自動控制系統進行仿真。(5)自動化生產線液壓氣動裝置功能分析。(6)自動化生產線機械傳動裝置功能分析。
關鍵詞:機電一體化;智能化;數字化
中圖分類號:TH39 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)26-0001-02
1 機電一體化技術的發展現狀
所謂的機電一體化技術,是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物,它要求用信息技術控制機械設備的運用,而微電子技術是信息技術控制設備運行的一種方法,隨著信息技術與機械設備的有效結合能推動機械本體技術、傳感技術、驅動技術、接口技術、軟件技術等智能化、自動化發展。隨著當今科技的發展,機電一體化技術的發展已經取得了巨大的成果,微電子技術已經是信息技術非常重要的一部分,這是機電工業發展的必然趨勢。
從20世紀60年代開始發展到現在,機電一體化技術已經由簡單的應用階段發展成為了現在機械的智能化與自動化,它優化了人力資源、提高了經濟效益,在實際的生產生活中,機電一體化技術的應用有重要的意義。現在人們已經開始研究將光纖和人工智能等技術和機電一體化整合的整合技術,這是未來機電一體化技術的發展方向。
目前,隨著科學技術的發展,機電一體化技術應用在各個方面,而智能化、自動化的層次也在不斷提高。在日常生活中,機電一體化得到廣泛的應用,比如說微波爐、電視機和洗衣機等;在工廠企業的應用中,人們把機電一體化技術應用在計算機集成制造系統、自動包裝機、自動碼垛機和數控機床等智能控制方面。不僅如此,機電一體化的技術已經具有學習能力與分析思考的能力,比如現在研發出的一些智能機器人,它們通過信息技術的仿生物方法、仿生物技術等,除了能完成手工輸入指令的控制,還能完成簡單的自我分析、自我診斷、自我決策,這些信息技術給機械操作與診斷提供大量的數據依據。由于目前對于機電一體化智能化方面的研究尚在初級階段,這些機器人也只能應用于某些特定的職業當中,但是相信,隨著技術的進步,機電一體化技術必然會更加的先進,將會為社會的進步和人類的發展做出更大的貢獻。
2 機電一體化技術發展方向
所謂的機電一體化就是電子控制、機械、信息處理、計算機等不同學科的交叉融合,主要的發展方向包括智能化、數字化等。
2.1 智能化
也就是說機電產品是具有一定的智能的,要能夠具有類似于人的判斷推理能力、邏輯思考能力和自主決策能力等。比如說在CNC的數控機床上可以增加人機對話的功能以及設置智能工藝數據庫、智能I/O接口等,給使用和維護機器帶來很大的方便,同時隨著當前灰色理論、模糊控制、混沌和分岔、神經網絡等人工智能技術的進步和發展,機電一體化必然會在技術發展方向走出更加廣闊的
天地。
2.2 數字化
微控制器是機電一體化的基礎,比如說不斷發展的機器人和數控機床。而當前網絡技術的不斷發展,也為機電數字化的建設鋪平了道路,比如說計算機集成制造,虛擬設計等。機電一體化產品數字化具有非常可靠的可維護性、可靠性和易操作性,數字化的實現將能夠便于遠程的操控以及故障的診斷和修復。
3 機電一體化未來發展方向
所謂的機電一體化,實際上是以信息技術控制機械的操作,這就要求首先必須發展信息技術,因為信息技術負責機械控制的應用,它包括負責控制方法、數據分析、運行反饋、分析決策等,如果沒有先進的信息技術支持,那么機電一體化不能有效率地展開,也不能滿足經濟的發展與社會的需求,在信息技術發展后,機械技術要同步更新和發展,它需要能滿足信息技術的要求,兩者同時提高、有效整合,正是未來發展的方向。
第一,機電一體化技術要向智能化方向發展。隨著科技的進步,目前智能化的研究取究正在不斷的發展,人們在信息技術中大量應用到數掘挖掘技術、粗糙集理論等等,這些都是信息技術智能化的基礎,它們能讓信息技術擁有模擬人一樣的思維,同時它具有學習能力、決策能力等。這些先進的信息技術應用到機械設備當中,工作人員可以用程序的方法讓機械設備按照預定的流程進行工作。原來這些工作需要耗費大量的人力資源,而現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,同時,人力資源的精減也使管理得到更高的效率,達到企業結構優化、提高經濟效益的目的。機械設備不僅向著智能化的方向發展,還向著機械人的方向發展。機器人的行動會更加的靈活,同時也會被賦予人類的一些簡單的行為,機器人能提煉出人的思維流程,模擬人類數據分析的方法,它能使智能化向著更進一步的方向發展,比如說機器人擁有自我決策能力以及邏輯判斷能力等,可以看到,未來機械設備將來逐漸擺脫人的控制而讓這些智能機械人
操作。
第二,機電一體化技術還要兼顧環保的需求。隨著經濟的發展與科學的進步,人們已經意識到周圍的環境正在變化,日趨減少的自然資源和正在惡化的生存環境是人們必須要去面對的問題,現在人們已經越來越意識到除了要保證科學的發展,同時也要兼顧環保的控制,因此機電一體化在設計過程中,也要注意到環保的理念,使機電一體化設備更能滿足人們的需求。要求機電一體化擁有環保的性能,要求設計機電一體化設備時能對資源有效的利用,同時要盡可能做到對廢舊的資源能進行再回收、再利用,要能實現使用最小的資源能得到最大的產出效果,機電一體化技術向著環保的方向發展既是企業節省成本的需要,也是社會的整體需求,機電一體化技術只有滿足環保的需求才能適應未來經濟發展的需求,設備才能持續性發展。
第三,網絡化發展是機電一體化的趨勢。網絡技術的發展給人們的生產、生活方式帶來巨大的改變,這種改變也對機電一體化帶來巨大的影響,比如在機電一體化設備的生產上,人們可以通過網絡技術的數據采集與分析,了解到社會對機電一體化設備的需求,生產廠家可以針對此市場需求開發;在機電一體化工藝技術的共享上,由于網絡技術能將信息迅速傳播,一旦機電一體化設備出現新的工藝、新的設計構思,很快就能被相關人員了解,人們可以通過網絡的方式共同探討;在機電一體化設備的使用上,由于網絡技術的迅速發展,未來遠程對機電一體化設備進行操作成為可能;同時,由于網絡技術與信息技術的結合,當機電一體化設備出現異常狀態時,人們可以遠程收到機電一體化設備運行的狀態數據,對設備進行遠程評估與診斷,這些方式將對機電一體化設備的發展產生極大的影響。
4 結語
總而言之,機電一體化技術的發展過程就是不同學科之間相互融合、相互交叉的過程,它是多種先進的科學技術共同融合的成果,是社會生產力發展到一定階段的必然產物。機電一體化的發展能大力推動社會的進步與經濟的進步,它是人們的需求也是社會的需求,可以預測,隨著科學技術的發展,機電一體化技術將極快的發展而且會廣泛的應用,它能給社會帶來更加深重的影響。
參考文獻
關鍵詞:機電一體化;教學要求;教學改革
日本企業界在1970年左右最早提出“機電一體化技術”這一概念“Mechatronics”,即綜合應用機械技術和電子技術于一體。隨著機械設計及工藝、計算機技術、網絡技術、電子技術、光電技術等應用技術的發展和廣泛應用,機電一體化技術成為一門綜合性學科。
一、現行機電一體化技術專業教學要求基本內容
1.機械技術
機械技術是機電一體化專業建立和發展的基礎,現行教學內容只對簡單機械原理、工作過程做了簡單介紹,在材料上、工藝上、應用上的教學內容要欠缺很多。
2.計算機與信息技術
隨著計算機功能和網絡技術的迅猛發展,信息處理技術主導機電技術的發展,單純的計算機理論課暴露出應用性不強的缺點。
3.系統技術
系統是把機械整體的功能充分發揮的功能技術。獨立的知識模塊不能體現系統優勢。
4.自動控制技術
自動控制技術的內容主要包括高精度定位控制、自適應控制、自診斷、校正、檢索等控制技術,以單片機和PLC為重點的教學內容,很難體現自動控制理論的工程化與實用化。
5.傳感檢測技術
目前檢測與傳感技術的教學內容不能使自動控制理論的應用實現設計目的。
6.伺服驅動技術
伺服驅動技術的主要研究對象是執行元件及其驅動裝置。變頻技術的應用,交流伺服驅動技術的進展,應更好地體現在機電一體化技術上來。
二、機電一體化專業應關注的五個發展方向
機電一體化專業是各門相關學科、多種先進技術的互相滲透和相輔相成的專業。機電一體化技術是集機械、電子、光學、自動控制、計算機與信息、系統等多學科的交叉綜合,未來機電一體化技術主要有以下發展方向:
1.智能化
智能化是在機電產品控制理論的基礎上,使機電產品具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。
2.模塊化
研制和開發具有標準接口的機電一體化產品單元,利用標準單元迅速開發出新產品,使新一代機電產品能得以迅速推廣、應用。
3.網絡化
由于網絡的普及,遠程控制終端設備的機電一體化產品應用得到推廣。現場總線和局域網技術已廣泛應用,機電一體化產品也將朝著網絡化方向發展。
4.微型化
新一代機電一體化產品,多采用微機、傳感技術、新型傳動技術,使新一代機電一體化產品結構大為簡化。
5.綠色化
綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中,對生態環境無害,資源利用率高。機電一體化產品也正朝著綠色化發展。
三、機電一體化教學改革的三個主要方向
1.改革人才培養模式
職業教育,要積極推行與生產勞動和社會實踐相結合的學習模式,把工學結合作為高等職業教育人才培養模式改革的重要切入點。我國高等職業教育人才培養工作一直遵循了工學結合的原則,但是在具體實施過程中,其教學效果和工學結合的程度,以及工學結合的教學實施層面,還存在一些問題,如:高校擴招帶來校內實訓時間縮短,實訓資源的相對減少;在企業頂崗實習的不確定性,很難建立長期穩定的實習單位;訂單培養的學生存在知識面、操作技能狹窄等。由于人才培養模式影響著課程體系的構建,因此,加強工學結合人才培養模式的研究和實踐,加強工學結合教學模式的實踐性、開放性、職業性是高職人才培養工作應首先解決的問題。其次,在強化專業實踐的大環境下,應加強對專業理論的適度提升。高職高專人才的培養不是簡單勞動力的培訓,隨著生產力水平的提高,人與機器的關系界面發生了新的變化。單純的操作技能要求已部分被機械化、自動化所替代,相應增加了信息化處理過程,需要電子技術方面的知識、需要數控顯示方面的知識、需要計算機基礎方面的知識,而這一切.又需要以一定的數學、物理、外語方面的知識為基礎。因此在培養模式上應重基礎,強素質;重專業,強能力;重技能,強應用。
2.進一步加強專業建設
(1)課程建設。課程建設是提高教學質量的核心。課程,廣義上是指為了實現專業培養目標而規定的所有學科的總和,狹義上是指一個課程領域或具體的一門課。可見,課程建設即是整個專業課程體系的創新和改革,也是具體一個課程領域或具體一門課的創新和改革。高職教育作為區別于普通高等教育的一種新的教育類型,在課程體系的建設上要充分突出高職教育的特點,課程體系建設應遵循滿足現代職業崗位能力要求,符合工學結合突出技能的高職教育規律,并能促進學生全面發展,體現學生知識結構、專業技能和現代職業能力要求的相互融合。機電一體化專業就是一門多學科融合的專業,在充分考慮機械、電子、計算機信息等學科相互融合的基礎上,要在課程建設上突出學生基本操作技能的訓練,基本工具的使用、基本電路的連接、常用儀器的安裝等,要在學生入學后對學生進行訓練,讓學生從進入職業院校就感覺到與過去的單純應試教育的不同培養模式,樹立牢固的職業教育觀念,建立新的學習評價標準。具體課程的改革,應重點在教學內容、教學方法和手段上的改進,融“做、學、教”為一體,把實訓室、實驗室、實習工廠、企業的車間變成課堂教學的重要場所,增加教學內容的直接性和目的性,把抽象的理論知識、復雜的操作過程具體化、形象化。使學生在學和做中構建自己的專業知識,最大限度地強化學生的能力培養,引導學生將專業知識用于解決實際工作之中。當前,尤其要重視讓學生在做中學,教師在做中教,重視教學模式的改進,培養學生的創新能力。
(2)專業教學團隊建設。專業教學團隊是實現專業人才培養目標的具體實施者。專業教學團隊建設要重點關注專業教學團隊是否適應人才培養模式改革的需要,要關注專業理論教學能力、專業實踐教學能力。目前高職院校機電一體化專業中青年教師多來自普通本科院校,學歷層次有了很大的提高,還接納了很多具有碩士、博士學位的高學歷人才,為專業發展奠定了人才優勢、知識優勢。但由于高職機電一體化專業人才培養目標與本科院校的不同,因此,他們的實踐操作能力由于缺乏企業工作經歷,在教學過程中就表現的比較弱,也就很難在教學中開展“一體化”教學、模塊化教學、案例教學。因此,機電一體化專業應加強教師的專業實踐、操作能力的培養,充分利用各種形式的企業頂崗實踐、專業技能培訓,創造機會讓年輕教師到生產企業一線去鍛煉實習,提高青年教師的專業實踐操作教學能力。其次,廣泛聘請行業、企業專業人才和能工巧匠承擔教學工作,提高“雙師素質”教師的比例,提高培養學生的質量。
(3)實踐教學條件建設。加強實訓、實習基地建設是高等職業院校改善辦學條件、彰顯辦學特色、提高教學質量的重點。國家對職業教育的發展投入了大量的人力、物力,為職業教育的發展奠定了堅實的基礎。但作為急需人才的企業卻沒有意識到高職人才為企業以后的發展所帶來的巨大推動作用,企業參加人才培養的積極性不高,不愿接受學生實習,不愿讓企業人員參加再培訓再學習,沒有形成終身培訓學習的良好氛圍。在這種情況下,高職機電專業人才培養工作的開展,要實現工學結合,一方面要加大校內實驗實訓條件的建設;另一方面靠學校主動與企業聯系,尋求支持。高職院校機電專業校內實踐條件建設應關注兩點:一是校內實踐條件建設應遵循“生產性”的原則,盡可能和生產實際相一致,設置以生產產品為主的企業、公司,利用學校的各種基礎設施建設、維修,各種機電設備的安裝、調試、管理、維護等工作,讓學生參與進來,得到鍛煉的機會。二是在校外實訓基地建設中,要按照企業需要開展企業員工的職業培訓,與企業合作開展應用研究和技術開發,讓企業得到應有的利益,同時讓這些企業優先錄用優秀學生,使學校和企業形成一種穩定的互惠互利機制。特別是一些發展較快的、剛成立的企業,他們急需專業人才的加入,這樣既可為學生找到實習單位還可為學生以后就業打下堅實的基礎。
3.加強機電一體化專業的文化建設
內涵型專業建設的核心是文化建設,機電一體化專業的文化建設要充分反映到培養人才的價值觀、審美觀等觀念形態及行為,是人與知識、人與產品、人與機器和諧的一種人文精神。文化力是一種專業意識、一種創新意識、一種團體意識的體現,營造良好的機電一體化專業文化要融合到人才培養模式、專業建設、人才培養目標等育人的全過程,把專業文化建設融合到現代技術文明的發展中去,在整個教學過程中師生共同實踐,共同創造內涵;在文化建設中,逐漸回歸到教師成長,學生發展這個專業可持續發展的本質使命上來。
機電一體化專業作為高職高專學院重點發展的技能型、應用型專業,應適時把握專業發展的新理論、新課題、新方向,不斷地進行教學內容的納新、教學方法的創新、教學手段的革新;努力提高專業教學團隊理論知識水平和實踐操作技能,不斷更新完善校內實習實訓條件,建立良好的校外實習基地。真正培養出具有從事機電一體化設備設計、安裝、調試、運行和維護等生產一線工作需要的高技能人才。
參考文獻:
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關鍵詞:高職;機電一體化專業;一體化課程體系;技術路徑
近年來,隨著國外先進職業教育課程建設理念與技術的逐步引進與推廣,工學結合作為職業教育的重要特征也逐漸得到認同。廣州市工貿技師學院順應國內外市場對技能型人才的需求,即技能人才需具備綜合職業能力和奠定持久的職業生涯發展,在機電一體化專業建設中,提出構建工學結合的一體化課程體系的工作目標,并在具體的教學中實施。
機電一體化專業課程體系改革的必要性
長期以來,我國職業教育所采用的課程體系多為學科課程體系,其基本特征是以學科內容為中心設計課程,依據不同學科之間的相關性,按照先后順序開設教學科目。雖然學科課程體系具有邏輯性和系統性較強的優點,但是,隨著科學技術和產業組織結構的發展,其缺點也日益凸顯,如學科課程忽略世界的整體性,將原本內在統一的科學、藝術、道德割裂開來;學科課程強化“精英文化”,強化少數人利益,與“大眾文化”割裂開來;學科課程以灌輸學科知識為宗旨,過多倚重接受學習,忽視發現學習、探究學習、行動學習在人的發展中的價值,忽視社會經驗的獲得和實踐能力的形成;學科課程的系統性不能等同于職業活動的系統性,學科課程所強調的抽象概念和理論與職業教育的應用性、實踐性要求不相符。
進入新時期,現代企業和社會管理步入了以過程為導向的綜合化運作時代,強調勞動者專業能力、社會能力及方法能力的綜合運用,孤立的學科課程體系與此需求相去甚遠。因此,改革長期徘徊在職業教育領域的學科課程體系,構建適應社會經濟發展和企業用人需求的新課程體系勢在必行。
在機電一體化專業的學科課程體系中,課程主要分為專業基礎課程和專業實訓課程,專業基礎課程強調《工廠電氣控制技術》、《電工電子技術》、《機械制造技術》、《單片機與接口技術》、《液壓與氣動技術》、《自動檢測技術》、《機電一體化技術與系統》等專業理論知識的學習,專業實訓課程強調《金工基本技能實訓》、《機電設備拆裝》、《電子電工專項技能實訓》、《機電一體化技術實訓》基本操作技能的訓練,不管是理論知識的學習,還是單項技能的訓練,學科課程體系均從片面的片段的角度看待本專業的整體性職業活動,沒有與完整的工作過程建立一種直接的聯系,對專業人才完成一項綜合性工作任務所需的綜合職業能力培養非常有限。因此,改革機電一體化專業的學科課程體系,構建工作過程導向的課程體系勢在必行。
機電一體化專業課程體系改革的技術路徑
職業教育是為人們勝任職業活動和通過職業活動實現人的發展而提供的教育,具有完整的工作過程是職業教育的基本要求,因此,職業教育過程中的媒介和手段都應是工作化的,必須將具體的工作情境置于教學過程之中,并以工作性思維來構建教學過程,根據職業教育的特征和規律,課程設計開發要體現“在工作中學習,在學習中工作”的理念。
基于工學結合的一體化課程體系改革理念,在機電一體化專業課程體系構建中,課程的設計和開發必須以工作為基礎,并保證以工作為基礎的教學過程必須產生勝任現實工作的能力。校企合作的核心是認識企業的工作形態和工作內容,并將其充分而有效地呈現于教學過程之中,聘請企業專家參與課程建設、簽訂校企合作合同、組織師生企業實習,其目的都是為了保證“工作呈現”的有效性。
因此,在機電一體化專業課程體系構建中,本專業一體化課程體系的開發設計技術路徑如下:行業、企業情況分析和崗位工作分析召開實踐專家訪談會提取典型工作任務一體化課程轉化確定學習任務設計教學計劃編制學習材料(工作頁等)開發投入實施。
行業、企業情況分析和崗位工作分析通過企業調研,與企業實踐專家訪談,與企業工程技術人員探討,觀摩企業實際生產運作等途徑,分析行業、企業實際工作情況和對技能人才的用人要求,確定本專業技能人才的就業領域有:電氣設備和機電一體化設備的運行、安裝、調試與維修;電氣、機電產品生產現場的工藝實施;儀器儀表的配置、檢測、調試與維修;機電一體化工程項目的施工、維護及技術服務;機電類產品的營銷與售后服務;機電設備的技術改造、技術管理、產品輔助開發等。
召開實踐專家訪談會,提取典型工作任務向若干機電一體化行業的企業一線人員發放“實踐專家工作職責調查表”,分析企業一線技能型人才的個人工作經歷和現從事崗位工作職責、工作內容,從而遴選符合參加實踐專家訪談會條件的企業實踐專家。學校確定課程開發主持人、專業骨干教師及聘請的實踐專家之后,召開實踐專家訪談會。會上,在課程開發主持人主持,專業骨干教師配合下,引導企業實踐專家填寫個人“實踐專家職業發展階段分析表”,“實踐專家職業發展階段分析表”要求每位企業實踐專家列舉從進入機電一體化行業開始到成為實踐專家的發展過程的若干階段及其每一階段所從事過的、有挑戰性的、完成工作的過程能夠提高工作能力的有代表性的工作任務實例。待所有實踐專家填寫個人“實踐專家職業發展階段分析表”后,課程開發主持人引導實踐專家配合,從所有填寫后的“實踐專家職業發展階段分析表”中提取代表性工作任務,最后根據人才培養目標要求分析確定典型工作任務并按從入行到實踐專家的職業發展階段進行排序。機電一體化專業提取的典型工作任務,按照初級——中級——高級——技師的職業發展排序,通過企業實踐專家分析,共提取了“機電設備裝配、調試與維護”、“電氣控制柜的安裝調試”、“機電一體化系統疑難故障診斷與檢修”等16個典型工作任務。
轉化確定學習領域課程根據職業教育規律和目標,按照一個典型工作任務轉化為一門學習領域課程的原則,在企業實踐專業和學校專業骨干教師的共同討論分析下,將職業行動領域中的典型工作任務轉化為職業教育領域中的學習領域課程。機電一體化專業最終確定的學習領域課程有:“電氣安裝”、“機電設備疑難故障檢修”、“機電一體化系統設計”等16門課程,每門課程均體現一項完整的工作任務。
設計學習任務,編制教學計劃根據地區區域經濟發展水平和學校教育教學基本條件,對應每一門課程,開發設計若干學習任務。學習任務可以直接來源于企業,也可以由學校根據工作任務要求設計開發,但它原則上是一個完整的工作任務,能體現完整的工作過程。機電一體化專業開發設計的學習任務有:“工具和儀表檢修”、“齒輪傳動機構拆裝與測繪”、“常見機床動力電路安裝與檢測”、“自動生產線總裝與調試”等58個。在學習任務的排序上遵循由易到難的排列原則,低年級設計數量較多的引導性較強的學習任務,高年級設計數量較少的綜合性和開放性較強的學習任務,完成所有學習任務的,其目標實現之和應該大于或等于所屬一體化課程的目標。學習任務設計完成后,根據學校實際師資情況和設施設備情況,以及教育教學秩序要求,確定每個學習任務的學習與工作時間,編排可執行的教學計劃。
學習材料(工作頁等)開發,投入實施根據學習任務的目標要求,學校專業骨干教師到相關企業收集企業實際生產任務的工作素材、行業標準、企業標準、工作規范要求等,運用編寫學習材料的規范要求和技術方法,聘請企業專家與專業骨干教師共同編制教學材料,例如工作頁。學習材料開發完畢后,學校組織行業企業專家和課程開發專家評審課程體系成果材料,評審通過后投入實驗。
機電一體化課程體系的實施
目前,廣州市工貿技師學院機電一體化專業的四年制預備技師班、三年制高級技工班均采用工學結合的一體化課程體系實施教學,其教學效果得到廣大師生的一致認可。主要體現在以下四點:(1)新課程不僅讓學生掌握知識和技能,而且注重培養學生的信息處理能力、與人合作能力等關鍵能力,有利于學生持久的職業生涯發展;(2)新教學模式基本扭轉了學生被動聽課的習慣,使學生轉變成為探究知識的主體,可以提高學習主動性,增加學習興趣;(3)學生的創造能力、工作能力、應變能力都能通過課堂學習得到鍛煉,對培養學生的成就感、承受挫折能力等有較大幫助;(4)學校的學習工作站比較類似企業的實際工作環境,能夠滿足學習需求。
通過一個周期的實施,總結出課程實施要重點從教學組織模式、師資團隊建設及學習工作環境建設三方面考慮,才能保證課程構建和實施均能取得成功。
教學組織模式課程實施應該以學生為中心,即學習的主體是學生,學生學習的目的就是勝任工作、適應社會和職業發展,因此必須將學習作為工作過程(即教學過程)的中心,以學生自主理解和完成工作任務作為教學的基本手段,并指導學生將理解和完成具體工作任務的能力轉化成為適應變化的策略。學校的一切資源,包括教師資源都是學生實現這一完整過程的基礎,都應服務于學生的學習過程(即工作過程)。按照完成一項工作的基本思路,課程實施應具有完整的工作過程:獲取信息——制定計劃——做出決策——實施計劃——檢查控制——評價反饋。
師資團隊建設由于工學結合的一體化課程強調學生自主完成若干完整的學習任務,學習任務由工作任務轉化而來,在課程實施過程中,教師僅僅起到引導和服務的作用,因此,對教師的工作實踐經驗,對工作的認識和理解均提出了較高要求。目前,職業教育界的教師多來自大專院校,缺乏企業實際工作經驗的占大多數,勢必對工學結合的一體化課程實施帶來影響,所以,學校在考慮推一體化課程實施的同時,要在學校與企業之間建立一個長期合作的師資培養通道,讓教師適應并逐漸勝任新課程的實施。
學習工作環境建設一體化課程實施需要與學習任務相匹配的教學媒體和設施設備,創設盡量真實的學習工作環境,讓學生有機會完成與典型工作任務內容相一致的學習任務,因此,學習工作環境的建設并不僅僅是為了技能的重復操作訓練而購置大量的設備,要從完成一項工作任務所需的綜合性資源建設的角度出發,從促進學生自主學習的學習資源建設的角度出發,規劃設計學習工作環境,也叫學習工作站。機電一體化專業的學習工作環境建設中,每一學習工作站均劃分信息檢索區、學習區、實訓區、工具區、學業成果展示區等五大區域,方便學生自主檢索學習工作過程所需的資源,養成遵循企業工作規范和作業流程的習慣,并能夠在這個環境中實現學生之間的互動交流,互相學習。
總之,構建實施機電一體化專業的工學結合一體化課程體系是一項系統工程,不僅僅是一種課程組織方式的改革,而是一種更深刻的課程價值觀的變革。課程是為學生提供教育服務的直接載體,建設符合企業用人要求、能夠保證學生持久職業生涯發展的課程是我們義不容辭的責任和義務。
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摘 要:科學技術與信息化技術日新月異的變化,在其推動下,工程領域也得到了迅猛的發展。機械領域的管理體系、生產方式以及產品結構等都發生了翻天覆地的變化,工業生產正式步入到機械電氣化朝著機電一體化的過度階段。本文主要針對機電一體化技術的發展現狀與發展趨勢進行了詳盡的探討,僅供參考與借鑒。
關鍵詞 :機電一體化 現狀 發展趨勢
改革開放三十多年來,我國的國民經濟與科學技術水平都得到了顯著的提升,處在這樣的背景下,機電一體化越來越受到重視,逐漸開始在社會當中各個領域進行滲透,有效推動了各個學科的相互交叉,同時促進了各個學科的有效滲透,對國民經濟的建設與發展發揮著巨大的促進作用[1]。但是相較于發達國家來說,我國當前的機電一體化水平仍然存在較大的差距,所以針對機電一體化的發展現狀與發展趨勢進行探討具有一定的現實意義。
一、機電一體化技術的發展現狀
關于機電一體化的發展大致可以分為三個部分。上個世紀六十年代為第一個部分,在這個階段,人們開始嘗試應用電子技術的初步成果來完善機械產品性能。因為第二次世界大戰的刺激,促使電子技術與機械產品進行結合,戰爭時期的軍用技術最終轉化為民用技術,該時期的研究基本上處在自發的狀態。因為該時期電子技術的發展水平較低,機電一體化無法實現更為深入的發展,其所開發的產品也不能進行有效的推廣使用。
上個世紀70-80年代是機電一體化的第二部分。處在這個時期,通信技術、信息化技術以及控制技術都獲得了巨大的突破,為機電一體化的發展打下了堅實的基礎。Mechatronics最早在日本被人們所接受,直到80年代其才在世界范圍內得到廣泛的認可,各個國家都開始重視機電一體化技術。
上個世紀90年代末期為機電一體化發展的第三部分。機電一體化技術正式進入了深入發展的階段。其一,通信技術與光學技術等進入了機電一體化,微細加工技術也開始逐漸推廣,開始出現微機電一體化、光機電一體化等相關的分支領域;其二,針對機電一體化系統的分析、集成方法以及建模設計,眾多專家與學者開始針對機電一體化的發展趨勢與學科體系都進行了深入的研究分析。與此同時,在光釬技術、人工智能技術以及神經網絡技術等相關領域的突破,使得機電一體化技術具有極為廣闊的發展空間。
我國在機電一體化技術領域的起步較晚,但國家在80年代末期,出臺了一系列促進機電一體化技術發展的政策,提出了在汽車電子、數控機床以及工業機器人等6項共性關鍵技術與15個優先發展領域的研究課題與方向[2]。通過多年的發展,我國在機電一體化技術已經獲得了許多突破性的發展,正朝著國際先進水平努力。
二、機電一體化技術的發展趨勢
(一)光機電一體化
所謂光機電一體化技術,指的是機械技術、光學技術、控制技術、信息化技術以及微電子技術的有效整合與交叉,是現階段眾多高興技術設施與高興技術產業的基礎。其主要包含技術與產品兩個層面:光機電一體化產品整合了通信技術、自動控制技術、微電子技術、機械技術以及光學技術等新興技術,具有極高的附加值與功能;相關產品具有操作便捷、壽命長、適應性強、重量輕以及體積小的優勢。通過合理應用光機電一體化技術,可以產生極高的附加價值與功能水平,能夠為廣大用戶與生產商帶來良好的經濟利潤。未來,光機電一體化技術的熱點包含光能驅動技術、傳感檢測技術、激光快速成型技術以及激光技術等。
(二)智能化
智能化是現階段機電一體化技術重要的發展方向,針對人工智能在機電一體化中的應用研究越來越多,當中數控機床與機器人的智能化就是非常重要的應用。該“智能化”是針對機器行為,主要是在控制理論的體系上,充分吸收混沌動力學、生理學、心理學、模糊數學、計算機科學、運籌學以及人工智能等,使其具有自主決策、判斷推理以及邏輯思維等基本能力,以此來獲取更高的控制目標。雖然使機電一體化產品獲取與人基本相當的智能是不大現實的,同時也是沒有必要的,然而,高速、高性能的微處理器給予機電一體化產品低級智能則是非常必要的。
(三)綠色化
上個世紀是機械工業迅猛發展的一個世紀,然而當時的發展基本都是建立在耗費巨大能源與資源的基礎上。然而許多能源與資源是不可再生的,隨著人們對物質生活的要求及人口數量的不斷增長,傳統的高投入、高輸出模式顯然已經不能適應當前的社會形式,機電一體化技術的發展自然也不例外。未來,機電一體化技術的發展要避免傳統粗放型的模式,必然朝著能源、資源高效利用的集約型模式,綠色化的發展才是機電一體化技術真正實現可持續發展的目標。
(四)網絡化
當前這個時代是信息化技術高度發展的時代,在互聯網技術的不斷普及與發展過程中,市場競爭環境正在發生巨大的變革。網絡化在各行各業中的應用越來越廣泛,不但企業內部生產管理要進行網絡化控制,并且技術服務在鮮花、消費行為網絡化、產品銷售網絡化以及產品設計虛擬化等都會成為未來市場發展競爭的必然趨勢。而機電一體化的新產品一經開發,在短時間內就能夠暢銷全世界。當前基于網絡的監視技術與遠程控制技術方興未艾,遠程控制的終端設施本身就屬于機電一體化產品。此外,局域網技術與現場總線技術的普及使得家用電器正在朝著網絡化的趨勢進行發展,應用家庭網絡把各類家用電器連接成以計算機為核心的計算機集成家電系統,使得人們能夠足不出戶就能夠享受到各種新興技術所帶來的快樂與便利[3]。所以,機電一體化技術未來必然會朝著網絡化的趨勢發展。
三、結語
總而言之,機電一體化的不斷發展并非孤立的,其是眾多科學技術共同發展的結晶,同時也是社會生產力發展到某個階段的必然要求與趨勢。在科學技術持續發展的推動下,各個技術進行整合的趨勢必然會越來越多,機電一體化技術未來必然擁有極為廣闊的發展空間。
參考文獻
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關鍵詞:機電一體化技術;智能制造;應用
對于我國的工業發展來說,機電一體化技術發揮著十分重要的作用。該項技術有著較強的綜合性,其結合了電子、計算機、機械與信息技術中的一系列優勢,對生產設備進行了有機組合,再通過信息化設備對生產設備實施控制,使工業生產效率得到了很大程度的提升。而將機電一體化應用在智能制造當中也是未來智能制造發展的主要方向,在進行智能制造時強化對機電一體化的應用水平能夠進一步提高企業生產力、產品質量以及產品科技含量,有著十分關鍵的意義。
1機電一體化技術概述
機電一體化技術對于我國的生產、加工技術的研發與創新來說,發揮著不可替代的作用。在應用機電一體化技術時,能夠緩解由于人工操作所帶來的一系列問題,同時在進行技術參數、技術功能等變更的過程中,可以依照科學的路線以及方式來進行完善,進而推動我國機械制造的發展。(1)在應用機電一體化技術進行機械制造時,不僅能夠滿足機械制造的基礎框架,還能夠結合不同企業的需求以及模式,對技術方案進行完善。比如,對于日常用品的加工與生產來說,應用機電一體化技術可以讓設備自動運行,特別是對于一些需要加急生產的產品,通過機電一體化技術能夠在進行參數調整是使設備保持在可承受范圍之內,緩解了由于極端生產對設備形成的壓力,不僅有效減少了設備損耗,還能夠充分發揮機電一體化技術的功能,進而實現穩定、順利的生產。(2)機電一體化的操作難度較低。現階段,大部分技術模式都是朝著“傻瓜式技術”的方向發展,這樣能夠保證技術人員在執行時,能夠更好地按照相關規范與標準進行操作。這對于今后的產品優化與技術創新都可以帶來更大的幫助,機電一體化本身的發展趨勢也會更加明確。當前,機電一體化技術可以與大部分產業進行結合。
2智能制造概述
隨著我國科技水平的不斷提升,智能制造技術的發展取得了很大進步,以現階段的社會發展角度來看,智能制造一般包括智能制造技術和及智能制造系統。智能制造技術一般是指技術人員通過計算機模擬系統來對某一系統進行分析與決策,能夠節省大量的時間以及人力,研究人員利用計算機系統就能夠進行充分的分析,同時確保了研發的可靠性與生產的時效性。智能制造系統也就是一種人機一體化智能系統,其主要是由人類專家以及智能機器人自稱。在應用智能制造系統時,主要利用計算機來進行,通過人類專家對智能活動的分析與構思來代替制造工程中的人力與腦力活動。智能制造系統是智能制造技術的延伸,是集網絡化、自動化技術于一體的制造系統,使整個子系統實現智能化運轉。
3機電一體化技術在智能制造中的應用
3.1傳感技術的應用
在智能制造當中應用機電一體化技術是非常重要的,同時機電一體化技術可以為智能制造提供更廣闊的發展前景,在各個方面都能夠有針對性的進行改善。而在機電一體化當中,傳感技術占據著十分關鍵的位置,同時傳感技術有著非常明顯的優勢,那就是有著極強的精確性以及靈敏性。在應用傳感技術時,可以有效避免外界其他信號的干擾,同時能夠進一步的提升智能生產水平。而普通傳感器與之相比,所發揮的效果并不理想,同時在應用的過程中還一定要建立相互匹配的傳感器網絡系統,這有這樣才能夠進行信息的對接與傳輸。但是通過傳感技術,就能夠直接和智能制造進行融合,以此來降低設計的難度以及標準,并且還能夠為企業節約更多的成本。
3.2在數控領域中的應用
對于數控領域的機電一體化技術操作來說,其步驟是相對復雜的,對于操作中的一些細節要求也更加嚴格。如果在數控領域中應用機電一體化技術的過程中工作人員不重視流程與細節,就會使其中的智能制造過程出現事故,使得設備產生一系列故障,嚴重的還會為企業帶來極大的經濟損失。因此,對于數控領域來說,在應用機電一體化技術時,企業一定要將操作人員的培訓工作做到位,進而加強操作人員的素質水平與專業能力,同時對機電一體化技術予以相應的重視。可以結合相應的懲罰機制,如果由于自身的操作失誤或者馬虎而造成了問題與設備故障,需要有操作人員承擔,根據問題的大小來進行相應的處罰,進而提高工作人員的工作注意力,降低設備故障的發生率。
3.3自動生產控制的應用
在進行自動生產控制的過程中,企業在進行產品生產時,通常會出現由于人為因素影響而導致的產品精度以及質量不達標的情況。而通過對機電一體化技術的應用,能夠對生產活動進行現代化的控制干涉,以此來推動產品產生實現自動化以及智能化,提高工作效率。而在進行產品生產的過程中一旦發生了問題,就會借助自動生產控制來實施干預,來保證產生工作技術步入正軌。現階段,應用自動生產控制較為普遍的行業主要有香煙、飲料生產等,由于這類產品生產有著重復性強、生產力大的特點,同時對于產品品質的要求較高,因此通過自動生產控制能夠在確保產品質量的基礎上進行大量生產。另一方面,對于智能制造中機電一體化技術應用的研究文章發現,自動生產過程的跟蹤控制系統屬于一種新進的自動生產控制系統,其在應用的過程中能夠對產品生產過程進行合理的控制,對相關的信息進行整理與分析,保障產品生產過程中能夠按照這些參數進行規范、標準的自動化作業,保證產品生長的效率以及質量,進而推動相關企業經濟效益的提升。
4結束語
綜上所述,在工業生產行業的發展過程當中,智能制造發揮著十分重要的作用。智能制造可以進行工業生產的自動化、智能化管理,以此來提高生產效益及產品質量,進而提高了企業的經濟效益和社會效益。而對于智能制造來說,應用機電一體化技術也是非常有必要的,機電一體化技術水平會對智能制造的功能有著很大影響。因此,有關企業一定要對相關工作予以重視,進而為智能制造今后的發展打下堅實的基礎。
參考文獻
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關鍵詞:機電一體化;新機電技術;包裝工藝;包裝行業;包裝機械
機電一體化技術是綜合機械、電子信息、自動控制等多個學科的跨學科技術,是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。在加工制造業、機器人、農業等多個領域有著非常廣泛的應用[1-3]。機械裝置充當執行者的角色;電子信息相當于系統的大腦,依據實際需求,進行分析后得到對應的決策,并通過控制方法和算法驅動機械裝置進行動作。隨著電子信息。控制理論和機械加工技術的不斷進步,今天的機電一體化技術發展飛速,相應的機電一體化產品更是日新月異[4-5]。
1機電一體化技術的發展趨勢
隨著工程力學、機械動力學、電子信息技術及計算機大數據技術的飛速發展,機電一體化技術成為當代科學技術發展最為前沿和活躍的領域之一。機電技術極大地推動和豐富了傳統設計技術的發展,改變了固有的模式,把從面向制造的設計轉變為面向用戶的設計,極大地擴展了工程師的工作平臺和實現技術。目前公認機電一體化技術分為兩大類,即生產過程的機電一體化和機電產品的機電一體化。傳統的機電產品加上微機控制即可轉變為新一代的產品,而新產品則具有功能強、精度高、體積小、更可靠、經濟效益顯著等優點。機電一體化產品遍布家庭用品、辦公設備、交通運輸、工業生產、航海航空、軍事等各個領域。因此,說機電一體化技術已經應用到了社會的方方面面。
2機電技術在包裝工藝方面的應用
產品包裝工藝的發展主要依靠相關的機電技術的發展來實現,比如產品成型工藝、印刷工藝、包裝工藝、印刷后處理工藝等基本是依靠相關成熟機電技術發展起來的,每一種工藝又包括不同種類,其中包裝成型工藝又分為塑料型、金屬型、紙質型、復合材料型等,當下為了滿足社會節能環保的需求,傳統的塑料、鐵質包裝成型技術已逐步應用到紙質環保包裝成型上。這些技術的大力發展都是依賴現代機電技術的支持。
3機電設備在包裝行業的重要性
未來包裝的機電設備應具備“三高”特性,即高速度、高效率及高質量。智能化包裝機電設備的發展重點將逐步趨向能耗低、重量輕、結構緊、占地小、效率高、造型適合環境及作業人員心理及環保需求等方面,我國包裝水平已經逐步邁向先進化、智能化和數字化,正在朝著世界包裝技術高水平國家邁進。總的來說,我國的包裝工藝發展和水平經歷了引進、消化和吸收的三個基本步驟,在一定的改進與創新基礎之上,包裝機電產品也正逐步向機電結合、主輔機結合、成套方向發展。通過機電一體化水平的不斷提升,包裝設備的可靠性、智能性、先進性得到充分體現,并結合科學設計、優化設計及計算機輔助設計等先進設計技術,研發出具有組合功能的現代化包裝機電設備,一方面提升力工業產品整體的包裝檔次和水平,另一方面也進一步提升了我國包裝工藝技術水平,并且能夠與國際包裝工業技術的質量體系標準完全接軌。
4機電一體化技術在包裝機械中的應用
包裝機械廣泛應用于工業、物流和倉儲等多個領域,產品進入到市場流通之前,一般都需要進行包裝處理,完成這一過程的裝置稱為包裝機械。隨著人們對包裝要求的不斷提高,對包裝機械的功能也提出了新的要求。傳統的包裝機械多采用機械式控制,如凸輪分配軸式,后來又出現光電控制、氣動控制等方式。但是隨著包裝參數的隨機多變,這些傳統控制方式越發顯得力不從心,這就為機電一體化技術在包裝機械中的應用提供了契機。比如在食品包裝機械中,以牛奶包裝盒為例,首先要將片狀的紙盒用吸頭吹成方形,然后對紙盒底部進行加熱后封壓[6],再經輸送鏈道送入灌裝和頂部封接工位進行灌裝和封頂操作。整個過程有十幾道工序,需要幾十個執行裝置協調工作才能達到要求,傳統的凸輪式控制機構的調整非常繁瑣,而采用旋轉編碼器和微機或工控機控制技術,只需要設定每個動作的起始和結束位置,就能通過電磁閥的開啟完成每個動作的控制,使得機器結構大大簡化,而且還能夠隨時修改每個動作的時序,保證了機器的運行效率。
5結語
機電一體化技術與其他新技術的快速融合發展,對包裝行業的發展,起到了重大的左右。作為一項綜合多種先進的新興技術,其發展并不是孤立的,隨著科學技術的發展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,再經過不斷的優化組合和合理配置,最終使產品具備更多的功能,機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。
作者:王祎才 單位:甘肅畜牧工程職業技術學院
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關鍵詞:智能制造技術;智能制造系統;機電一體化技術
1概述
改革開發以來,我國的各項事業也都得到了快速發展,工業生產水平尤其是機械制造水平更是進步顯著,正逐漸呈現出從制造自動化向著制造智能化的方向邁進的趨勢。與傳統制造模式不同,智能制造模式中融入了電子、計算機信息等先進科技,是一種具有自適應加工和綜合自動化控制等特征的先進生產方式,它的一個顯著特點就是將機械技術和信息電子技術進行了結合使用,從而構建出了能夠大幅度提升生產能力和效率的先進制造系統,而這就說明了智能制造的實現過程中就必然離不開機電一體化技術。筆者結合自己的工作實踐經驗,就機電一體化技術在智能制造中的應用進行了一些有意義的探討,希望對相關工作能夠有所借鑒。
2智能制造的概念及其發展
在當前市場競爭日趨激烈的形勢下,機械制造企業都在努力革新自己的生產技術和設備,探尋新的生產方式,而智能制造作為一種更加先進的生產方式,自然就引起了越來越多人的重視。現實中,智能制造一般包含兩層含義,一層是實現智能制造過程中所需要用到的各種先進技術,另一層就是指代智能制造系統(如圖1所示)。智能制造技術的提出和應用目的就是為了實現智能生產方式,構建智能化的制造系統。可以這么說,在機械制造領域實現智能化制造也是機械制造發展的必然趨勢,對提高生產管理能力、生產效率以及企業效益等均具有極其重要的現實意義。與傳統的制造技術不同,智能制造技術融合電子、機械以及計算機信息等技術,即智能制造的實現高度依賴于機電一體化技術。智能制造技術的一個最顯著的特點就是可以對制造狀態實現智能感知,并對感知到的信息進行自動分析和處理,最后還可以生成決策指令來對整個制造加工和管理環節進行自動控制。顯而易見,智能制造技術的功能就是對機械產品的加工制造環節進行自動控制,通過對人工決策過程加以模仿來自動生產控制指令。這樣做的一個顯著好處就是降低了人為因素可能造成的干擾。如采用智能制造技術來生產機械零件產品就消除了因人工操作失誤而造成的廢品損失,在解放了大量生產勞動力的同時,也極大幅度地提升了生產效率和產品質量。此外,對于一些勞動強度特別大或者生產過程存在潛在安全隱患的領域,采用智能制造技術來替代人工生產也是實現安全和高效生產的一種最佳選擇。總之,智能制造技術不僅可以大幅度提升生產效率,而且可以在很大程度上杜絕人為失誤的影響,是當前機械制造技術發展的一種主流趨勢。智能制造系統就是通過運用智能制造技術來構建的一種先進生產系統。與傳統生產方式不同,智能制造系統中融入了大量的制造加工狀態信息,并通過對這些信息進行智能處理來及時發現當前制造環節中可能存在的問題,這就為生產加工過程的自動化調節和控制提供了依據。此外,智能制造系統還擁有組織、學習以及優化等眾多功能,如可以對生產加工過程中用到的各類資源進行靈活配置,對加工制造過程進行合理優化,對加工過程進行模擬仿真以及可視化展示等,而這些也都迎合了制造業的發展潮流。
3機電一體化技術在智能制造中的應用
當前,機電一體化技術正在逐漸和智能制造技術進行融合,同時兩種技術的有機結合也為兩者的發展提供了更為廣闊的空間。可以這樣說,機電一體化技術已經逐漸成為了實現智能制造過程時的一種不可或缺的核心技術。例如當前智能制造系統中所廣泛采用的傳感器技術就是二者結合使用的典范。在智能制造系統中,需要加裝多種型號的智能傳感器來對加工制造狀態信息進行監測和收集,而這就需要用到機電一體化技術來對信號進行采集。此外,傳感器監測到的信息還需要通過信息網絡傳輸給控制系統進行分析,而這也需要用到電子信息技術來構建信息傳輸網絡。總之,在構建智能制造系統的過程中,必不可少地就需要用到機電一體化技術來達到各種信號檢測和傳輸的目的。事實上,智能制造是在制造自動化高度發展的基礎上所誕生的一種新型制造理論,而數控技術就是實現制造自動化的一種關鍵技術。眾所周知,數控技術的實現就離不開機電一體化技術,它對數控系統的要求非常高,不僅涉及到模擬、信息處理等多種技術,還包括對所有數字加工環節的自動優化和管理。目前絕大多數制造企業都應用了數控機床,其數控系統主要采用的是“CPU+總主線”的結構形式,通過在線診斷和模糊智能控制的方式來對整個生產過程進行多通道的管控。除此之外,一些國內外先進企業構建的無人化生產線和無人工廠也是機電一體化技術和智能制造技術結合應用的典范。在這些生產制造系統中,工業機器人被大量使用,它們和數控機床之間可以通過物聯網來實現互連互通,并通過構建基于人工智能的智能控制系統來對所有制造過程進行控制。
4結束語
總而言之,機電一體化技術作為實現智能制造方式所不可獲取的一種關鍵技術,將其與智能制造技術進行結合應用具有重要意義,必須引起我們高度的重視。此外,智能制造技術和機電一體化技術的結合還會推動二者各自擁有各大的發展空間,這對機械行業的未來發展也將產生巨大的積極作用。
參考文獻
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論文摘要:根據國家整體規劃,膠東半島藍色經濟圈已經進入快速建設期,機電一體化專業人才需求在本地區也將迎來一個高峰期。本文對其專業人才需求背景進行了詳細的分析,并根據本校及本專業現有的師資力量,提出了建設“高職機電一體化專業技術人才”方案。在本文中,確定了三個專業培養方向,總結了“1.5+0.5+1”的人才培養新模式,“教學做一體化”教學模式,以及“雙證融通”式課程教學模式。
機電一體化技術是集機械、微電子和計算機技術于一體的綜合應用技術,也是現代制造業的核心技術。隨著山東省大力推進半島制造業基地暨北部沿海經濟產業帶建設,機械制造、電子信息、食品加工和黃金工業四大支柱產業以及汽車、手機、電腦三大產業集群均進入了快速膨脹期。制造業的現代化水平得到了提升,最顯著的標志是采用大量的自動化生產制造系統取代了傳統的、自動化程度較低的生產方式。
現代機電一體化技術是機械、電子、信息和管理等學科有機結合的高新技術,廣泛應用于機械、電子、汽車、食品、醫藥等行業。可以說,任何產品只要投入工業生產,就必須采用自動化生產制造技術以提高產品質量和生產效率,否則將沒有市場競爭力,而自動化生產制造的核心技術就是機電一體化技術。因此加速培養機電一體化技術高素質技能型人才已經成為高職高專院校的當務之急。在此背景下,山東省大部分高職院校都開設了機電一體化技術專業以滿足社會對該專業人才的需求。wWW.133229.CoM但一方面,企業難于招聘到合格人才,另一方面相應畢業生感嘆就業困難,工作難找。分析原因是供非所需,高職院校內部在該專業培養目標與定位、專業建設與課程設置,實習實訓內容及條件等方面存在問題。因此,應依據社會需求確定人才培養目標,以就業為導向構建人才培養新模式,增強人才培養的針對性,適用性,實現人才培養與社會職業崗位的接軌,服務地方經濟,并促進畢業生充分就業。
1 根據半島區域經濟發展需要,確定高職機電一體化技術專業人才的培養目標
在對山東省機電設備制造企業和膠東半島大中型機電企業調研、畢業生跟蹤調查和專業建設委員會論證的基礎上,歸納出半島經濟發展急需的三種職業特色鮮明的機電類就業崗位群,分別是食品灌裝生產線的運行與維護,新能源裝備制造的生產與維護,電子組裝工藝操作。
山東省是我國重要的糧食及食品生產加工基地,隨著人民生活水平的提高,人們對食品的質量、包裝和精細化程度要求越來越高,這就帶動了食品灌裝、包裝設備的飛速發展。自從我省做出重點發展食品產業群的重大決策以來。產業集群蓬勃發展對灌裝生產線人才的大量需求早已初見端倪。
根據國家中長期發展規劃,我國的核電和風電已經進入高速發展期。山東在半島沿海地區規劃了海陽、榮成、乳山三座核電站,并計劃在“十二五”末全部投產發電。同時山東地處東部沿海,具有豐富的風能資源,各大發電集團競相在山東沿海地區修建風力發電廠。這使得山東省核電、風電等新能源裝備制造業快速發展,可以預見隨著山東核電、風電產業發展的推進將需要大量掌握核電、風電相關知識的裝備制造業專業技術人才。
隨著現代信息產業的不斷發展,電子應用技術發展的不斷需求,電子組裝技術在真個電子整機裝配加工中所占的地位越來越重要。膠東半島在發展電子信息與家電產業集群的同時,電子組裝技術備受關注,據調查分析,電子組裝技術產業的人才存在著巨大的缺口,在未來需要眾多電子組裝技術人才滿足企業生產需求。
我們通過以上市場調研,制定了適應區域經濟發展的機電一體化技術專業的人才培養方案,確定了在機電一體化技術公共知識平臺的基礎上分三個專業培養方向:食品灌裝生產線的運行與維護、新能源裝備制造的生產與維護、電子組裝工藝操作。
2 構建科學合理的新型人才培養模式,為膠東半島培養高素質技能型人才
2.1 構建“1.5+0.5+1”的人才培養新模式
機電一體化技術專業的傳統教學模式是實施“2.5+0.5”人才培養模式,即三年中兩年半在學校完成教學計劃規定的所有課程,最后半年赴企業進行頂崗實習。這種傳統人才培養模式難以培養出我們所需要的為地方企業量身打造而熟練掌握專業知識和技能的專門化人才。因而進行人才培養模式改革,構建科學合理的人才培養新模式勢在必行。“1.5+0.5+1”正是貫徹分方向教學并實施產學研合作辦學的一種教學新模式。1.5是指在新生入學后在第一到第三學期,學習基礎類模塊、專業基礎模塊、專業核心模塊和技能核心模塊,在這樣一個公共知識平臺的基礎上主要培養學生從事機電類崗位的基本能力。0.5是指在第四學期進行專業拓展能力模塊的學習,即學生根據自己的興趣和就業意向自行選擇三個就業方向的一個,進行該方向一系列知識和技能領域的學習。1是指在最后一年,學生根據各自選擇的專業方向到對口的企業進行更有針對性地進行技能培訓,并順利完成頂崗實習。
2.2 推行“教學做一體化”教學模式
在分方向教學的課程學習中,部分課程專業性強,如沒有合適的實訓載體,學生難以實際掌握該專業技能,因而在合作企業的幫助下建設了兩個校企合作共建實驗室,在這里實現了部分課程理論教學和實踐教學一體化的教學模式,通過以具體的工作任務為中心,實際操作為載體。使學生在實際訓練中得到了知識和技能的培養,提升了學生的職業素質。并有企業技術人員擔任課程的部分授課任務,使學生所學知識與企業的實際需要實現了“零距離”接軌。
2.3 實行“雙證融通”式課程教學
高職教育的特點是突出學生職業技能的訓練,培養學生的職業實踐能力。而國家在長期對各行業生產一線和生產過程職業技能的總結過程中,形成了一套完備的各行業職業資格標準。所以參照行業職業資格標準,進行課程體系的改革和課程內容的重組,有助于提升學生的核心競爭力。這種以“雙證書”為目標,構建以職業能力為主線的教學內容和教學環節,將“雙證書”教育融入教學全過程,使學生在學習相關課程后可直接參加職業資格證書考試,我校機電一體化技術專業學生在學校期間可考取維修電工(中級)證書和機電一體化技能認證。
3 結語
以服務為宗旨,以就業為導向,走產學研結合的發展道路,是國家對高職院校辦學方向的科學定位。通過對膠東半島人才市場需求的深入調查研究,培養特色鮮明的機電一體化技術專業人才適應區域經濟發展的人才需求,不僅契合高職院校的服務定位,而且提高了畢業生就業對口率,真正實現了學校與企業的“零距離”接軌。
參考文獻:
[1] 李宏.構建機電一體化技術專業課程體系的探索[j].機械工程與自動化.2004,12.