浅谈柔性加工技术综合实训课程的开发

我国是全球制造业的大国，随着全球化的市场竞争越来越激烈，为了能让高职毕业的学生在激烈的国际化竞争中赢得先机，满足高素质人才的需要，针对现代制造业集成化、柔性化发展的特点，笔者所在学院在数控技术专业课程中引入《柔性加工技术》课程。该课程采用基于工作过程的教学模式，通过让学生操作、调试设备来掌握相关知识点，达到学中作，做中学的效果，不仅提高了学生学习的积极性和学习效率，而且拓展了学生的专业知识面。

一、柔性制造技术现状

1.什么是柔性制造技术

柔性制造技术也称柔性集成制造技术，是现代先进制造技术的统称。柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制造加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个覆盖整个企业的有机系统。图1为FMS的组成框图及功能特征。所谓柔性，即灵活性，主要表现在:

（1）生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换；

（2）对加工产品的批量，可根据需要迅速调整；

（3）对加工产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产；

（4）可迅速而有效地综合应用新技术；

（5）对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要求能迅速做出反应。

采用柔性制造技术的企业， 平时能满足品种多变而批量很小的生产需求， 战时能迅速扩大生产能力， 而且产品质优价廉。柔性制造设备可在无需大量追加投资的条件下提供连续采用新技术、新工艺的能力， 也不需要专门的设施， 就可生产出特殊的军用产品。

2.柔性生产线的特点

柔性制造技术具有如下特点:

（1）具有较高的柔性、机构性和通用性；

（2）转产快、准备时间短；

（3）设备利用率高，可实现无人看管24h 连续工作；

（4）加工质量高且稳定；

（5）所需费用低；

（6）相同产量占地面积小。

由此可见，正是由于柔性制造技术的这种高效、灵活的特性使其成为实施敏捷制造、并行工程、精益生产和智能制造系统的基础，且应用日益广泛，已成为整个机构制造领域的核心技术。

3.柔性制造技术在职业教育中的发展情况

基于柔性制造技术集机电、液压、气动、控制等技术于一体的特点，为了适应企业的需求，许多职业技术类学校正在将它纳入教学课程中。柔性制造系统既可用于机电相关专业的实践教学， 也能拓展学生的专业知识面，还可以用于开展大学生科技创新活动等。

二、开展柔性加工技术课程的重要性和必要性

1.开展柔性加工技术课程符合机电、数控专业特点

创新型人才的培养呼吁注重学生的综合素质的训练。对于培养生产一线的技术应用型人才的高等职业技术教育院校来说，开设《柔性加工技术》课程，拓展学生的专业知识面，培养学生的知识应用能力，满足现代化企业生产的需求应是我们的教学理念。以往我院数控专业学生只学习机械类课程，对电气、自动化等相关专业的知识了解太少，阻碍了毕业生的可持续发展。我院通过企业调研，对毕业生的回访等措施，了解到在高职数控技术专业中引入《柔性制造技术》课程是相当有必要的。通过该课程的学习，能够拓展学生的专业知识面，提高学生的可持续发展能力，具体如下：

（1）可以培养和开发多学科知识综合应用能力；

（2）对本学科所涉及的多领域知识能够有直观的认知；

（3）能培养学生的团队合作能力；

（4）能激发学生探究本专业相关问题的兴趣；

（5）更加了解机电一体化及机器人技术的发展趋势；

（6）是对整个机电一体化课程体系核心课程的一次综合应用。

学生在实施项目的过程中建构广域的工科知识基地， 对材料、机械、电子、计算机硬件、软件均有直观的认知，帮助学生对产品开发、项目管理等有直观的认知。

2.开展柔性加工技术课程能有效提升学生的学习兴趣

柔性加工技术课程采用综合实训的模式开展，学生通过操作、调试设备来达到了解设备的结构、原理等相关知识。课程以完成项目的模式开展，每完成一个项目都有可见的成果；同时学生为完成任务，需要收集资料、制定计划、组装、编程等，给学生提供许多动手操作的机会。柔性加工技术课程结束课程时， 很多学生都有想进一步探究的问题的欲望。总之，开展柔性加工技术课程能大大提高学生的学习积极性。

3.开展柔性加工技术课程能充分培养学生的分析能力、创新能力、实践能力

柔性加工技术课程采用基于工作过程的项目式教学方法，教学任务都是一个完整的工作任务，要求学生以小组合作的模式，通过咨询、计划、决策、实施、检查、评估六个步骤完成任务。学生完成任务需要通过查阅资料、与人沟通、操作、展示等环节，通过该门课的学习能充分锻炼学生分析问题、解决问题的能力。

4.有助于拓展教师的专业素质

开展《柔性加工技术》课程给教师提供了广阔的学习空间，大大提高教师的专业素质。柔性制造技术涉及的领域广，不管是机电、数控、自动化、液压气动专业的教师都能找到相应的研究内容，同时各个专业融合在一起，有千丝万缕的联系，教师能很容易的深入其中，又能很快的学到其他专业的知识。

该课程要求教师具备综合的专业知识，促使教师主动“充电”，学习各方面的专业知识；同时开设该课程的院校普遍采购柔性生产线设备，这样也为教师提供培训、学习的机会，帮助教师及时地掌握先进的制造技术，也促进了相关教师的知识更新。

三、柔性加工技术课程的开展情况

以北京电子科技职业学院为例。

1.学院设备情况

学院自2005年以来先后引进FETECK柔性生产线、FESTO柔性制造系统、友嘉柔性制造系统、华中柔性制造系统四套柔性生产线，为教学提供良好的实习、实训环境。这些设备既有实际生产加工型的，又有仿真模拟型的。其中FETECK柔性生产线和FESTO柔性制造系统为仿真模拟型设备，都由若干个工作站、机器人及教学型数控机床组成，是学生上课过程中的主要研究对象；友嘉柔性制造系统和华中柔性制造系统为生产型设备，学生上课过程中主要以参观、了解为主（见图2）。

2.教学及实训内容

根据我院设备及师资特点，我院的《柔性加工技术》课程的实训内容主要以操作、调试模拟仿真柔性设备为主。教学实训内容由7个项目组成，分别是：

（1）仿真柔性生产线的认识与操作。该项目主要让学生了解什么是柔性制造技术；讲解设备结构、原理以及根据实训指导书完成设备的操作。

（2）气伺服仓库的编程与应用。该项目主要让学生了解气伺服仓库的结构工作原理；掌握WINPISA软件的使用及编程子令；完成该设备工作流程程序的编制。

（3）LOGO逻辑模块的编程与应用。该项目以完成编辑传送带工作站的工作程序为载体，使学生掌握LOGO逻辑模块的编程及应用；了解传送带工作站中的各个元器件及工作原理。

（4）机器人的调试与应用。该项目要求学生掌握机器人的操作及编程，包括了解机器人设备的结构、工作原理；掌握手动操作机器人方法；COSIMIR软件的应用；完成机器人工作程序的编制等。

（5）simens300 PLC的应用。该项目要求学生了解西门子300PLC的结构、工作原理；掌握SIMATIC软件的应用及编程；应用SIMATIC软件完成工作站程序的编制等。

（6）EMCO数控机床的调试与应用。该项目要求学生掌握EMCO数控车、加工中心的操作；完成零件程序的编制及加工；

（7）生产型柔性制造系统的认识。该项目让学生参观，了解柔性制造技术在实际生产中的应用；与生产一线人员交流，了解柔性制造技术发展动态；同时要求学生对所见所闻进行总结、展示。

《柔性加工技术》课程所有实训项目都以一个完整的工作任务为载体，学生通过完成各个项目达到了解设备结构、原理及相关专业知识。

3.教学设计

《柔性加工技术》课程采用基于工作过程的项目式进行教学，学生以小组合作的模式完成任务。教师发给学生任务书后，由学生自行组织完成任务；教师在教学过程中指导学生明确任务后主要起答疑、解惑的作用，同时在教学中期对学生的学习情况进行若干次的检查。具体流程见图3。

在教学过程中为了较好的掌控教学过程，教师应把学生的工作任务在任务书中描述清楚，包括：项目描述、项目目标、本项目工作任务、教学资源、教学评价、上交材料等；同时要求细化学生上交材料，包括的名称、格式、数量等；同时教师还应准备指导书，使学生有章可循。

四、课程开发遇到的问题

虽然开设《柔性加工技术》这门课能大大吸引学生的学习兴趣，但在教学中也还有许多需要完善的地方。

首先是设备问题，由于我院采购的是整套的流水线设备，当进行分项目实训时可操作设备只有一套，设备数量还是不能满足教学要求，所以学院还需购买单元设备满足教学要求。

其次是师资问题，由于柔性制造技术是一门综合学科，要求教师具有综合的专业技能，所以建议学院加大教师的培训力度，最好能安排教师直接深入企业培训，参与企业的项目建设；同时在教师安排上，最好能安排多个专业教师共同研究，共同开发教学项目，这样能达到事半功倍的效果。

再次是课程与企业合作力度不够。由于柔性制造技术与企业生产实际联系紧密，学生只有到企业亲身感受、操作柔性生产线才能建立对柔性制造技术的深层次的认识，所以应加强课程与企业的合作，比如邀请企业专家到校讲课；定期安排学生到企业参观或顶岗实习；与企业共同开发、研制柔性生产线等。

《柔性加工技术》课程在我院是一门新课，在教学中学生具有浓厚的学习兴趣及动手欲望，很多次学生即使下课了都不愿意走。实践表明，开设《柔性加工技术》不仅拓展了学生的专业知识面，对柔性制造技术有了较好的认识，而且为学生的职业素质和创新能力培养提供了一个良好的实践平台，更好的培养了学生的实践意识和动手能力，取得了良好的教学效果。

（作者单位：北京电子科技职业学院）