岗课赛证教学模式在汽车轮毂智能仓储单元的集成调试中的应用

摘"要：针对高职大三学生在“工业机器人站点系统集成与应用”核心课程学习过程中对于多种技术联调存在困难这一问题，进行教学模式改革：引入企业导师，以汽车轮毂作为教学载体，将真实的企业产线的生产内容转变为课堂的实际操作任务；基于“岗课赛证”重构课程的教学内容，对教学内容进行精细划分，实现多种技术的交互融合；营造“虚实结合，研练并举”的学习环境，提高实操效率；借助工业互联网监控平台、工业App和学习通等线上学习平台，实现设备数据采集和学生操作的实时反馈，实现汽车轮毂生产全过程的学习。关键词：岗课赛证；汽车轮毂；智能仓储；工业机器人0"引言“岗课赛证”综合育人模式是推进新时期职业教育高质量发展的重要举措，也是创新人才培养模式、深化产教融合的重要载体[1]。职业院校是“岗课赛证”育人模式的实施主体，专业课程是实施的内容[2]。“工业机器人站点系统集成与应用”课程是高职工业机器人专业的核心课程，课程内容涉及技能点较多，在授课过程中存在三个问题：学生对工厂真实生产过程不熟悉，存在畏难情绪；编程工作量大，调试程序对设备的依赖性强，实操效率不高；设备单元模块数量多，调试过程不能集中监控，导致解决问题不及时。通过教学模式改革，让学生获得更好的学习和实践环境，让教师及时获取企业行业最新技术和企业岗位所需的最新技能，依托信息化、数字化手段，为学生营造高效的课堂，助力学生走进行业企业[3]。1"目前课程中存在的问题以智能仓储单元的集成调试中的任务“仓储单元与机器人交互联调”为例，课程中汽车轮毂智能仓储单元集成调试主要存在以下问题。1.1"技能点多，学生有畏难情绪智能仓储单元的集成与调试项目包含的技能点较多，涉及工业机器人的编程技能、机器视觉识别技能、PLC组态与编程技能、传感器识别与信号识别技能。智能仓储单元机器人在夹取轮毂时，需要在机器人的第七轴——伺服轴上移动，需要培养学生工业机器人与PLC通信和交互调试的技能、对轮毂排序时轮毂产品识别的技能，让学生熟练掌握工业机器人与机器视觉通信与交互联调。这些技能点相对独立，但又需要相互联系。学生对轮毂工厂真实生产过程不熟悉，导致对技能点的学习存在畏难情绪。1.2"编程工作量大，实操效率不高本门课程对应的实训设备为智能集成设备，要完成智能仓储单元的集成调试，需要利用西门子博图软件进行PLC的组态与程序的编写，控制伺服轴的移动，仓储单元的伸出、缩回以及物料显示；需要利用机器人示教器完成机器人夹具拾取和物料取放；需要利用机器视觉平台和软件完成物料识别程序的编写，实现机器人移动程序的编写；需要利用PLC完成各个模块的通信连接。编程工作量大，如果让学生全部在设备上完成，耗时长，错误不易被及时发现，导致实操效率降低。1.3"单元模块数量多，不能集中监控设备对应的单元模块较多，学生按照小组合作模式，三人一台设备进行实践操作。教师在线下监督时，虽然能够直接观察学生的操作情况和故障，但由于不能将所有设备运行情况进行可视化展示，会导致学生操作过程中的故障无法及时有效地得到解决。因此，在智能化、集成化生产线的实操课堂中，如何实现调试过程的可视化集中监控管理，实时有效反馈每个学生工位和工序的生产情况，这是一个教学的难点，也是一个亟待解决的问题。2"“岗课赛证”育人模式的改革思路与实施步骤“岗课赛证”育人模式总体改革思路为：双导师，实习生、实习车间轮岗练；“岗课赛证”内容设计巧妙，技能突破有技巧；国产汽车兴趣高，思政鼓励记心间；虚实结合效率高，数字孪生用得巧；工业互联采数据，数字赋能提效率。具体实施步骤如下。2.1"双导师教学，以轮岗练习增强教学效果汽车轮毂智能仓储单元集成调试的教学针对的是高职大三的学生，他们已经学习了PLC编程、工业机器人编程、机器视觉基础知识，但是在前期学习工业机器人等课程时，没有实际的产品加工作为依托，导致对专业技术在企业的应用和真实产品的加工过程不了解，对未来工作没有把握和信心，迫切希望了解企业真实生产过程和情况。利用工业机器人系统集成实训中心现有设备优势——与企业真实生产设备高度一致，将现有机器人系统集成中心实训室设定为一个生产实习车间，学生作为实习生在实习车间开展轮岗练习（PLC编程岗、工业机器人编程岗、机器视觉操作岗）。同时，把企业导师引入课堂，与课程导师组成双导师进行教学，各自发挥特长，实现教学效果的最优化。学生还可以进入企业工厂实地参观学习，跟岗操练，学习有动力、有想法、有纪律、有信心。学生转变学习示意图如图1所示。2.2"设计“岗课赛证”教学内容，实现技能突破依据国家专业教学标准和专业人才培养方案，对接智能产线集成调试、技术支持、系统运维和生产管理岗位，对标全国职业技能大赛“机器人系统集成”赛项，融入“1+X”工业机器人集成应用职业技能等级证书的技能点，将学生定位为企业实习生，将实训室设置为生产实习车间，重构“岗位清晰，能力递进”的教学内容。以汽车轮毂加工产线为载体，构建机器人站点集成与通信连接、产线生产过程的编程与实现、信息化系统集成联调三个递进的模块，在此基础上构建八个教学项目。基于“岗课赛证”进行教学内容重构如图2所示。学生轮岗体验、分岗演练，小组合作完成集成设备的集成调试，按照“三阶三环六步”的实施模式，实现汽车轮毂生产全过程的学习，感受真实的工作过程。将智能仓储单元的集成调试技能点按照“岗课赛证”进行提炼，技能点清晰明了，学生掌握技巧逐个突破。2.3"虚实结合，运用仿真平台提高实操效率利用高度还原的虚拟仿真软件RobotStudio进行程序编写，可替代真实的示教器进行高效编程，能够通过仿真软件进行程序检查、下载；利用高度还原的设备工业仿真平台PQArt进行汽车轮毂智能仓储单元的仿真应用，同步反映当前实操加工状态，实现数字孪生（高度虚拟化的实体模型，精准模拟物理世界中的真实对象、系统或流程）；利用机器视觉仿真平台，实现有效的小组轮岗和分岗；利用数控加工仿真平台实现轮毂下刀加工的虚拟仿真，减少操作安全问题，虚实结合，反映相对应的实体装备的全生命周期过程。2.4"运用工业互联技术，助力数据采集与可视化集中监控管理为解决实操设备操作难、故障点多、监控需集中的问题，引入企业、工厂、工业互联技术和MES系统，在线实时采集设备数据，将每台设备的情况实时呈现在可视化大屏上，实现数字化实时呈现。当学生操作出现异常情况时，教师可以及时高效地查找故障，帮助学生解决问题，统计故障点。工业互联网实时监控平台如图3所示。授课过程中利用学习通等线上教学平台，实时记录学生成绩，开展话题讨论、随堂测试、抢答等课堂活动，打破时间和空间的限制，与学生实现双向交流。利用信息化平台、数字化资源、智能化终端，实现调试过程的可视化集中监控管理，实时有效反馈每个学生工位和工序的生产情况，实现反复、有效演练。2.5"引入思政，培养爱国情怀和职业素养创建汽车轮彀智能仓储单元集成调试思政与劳动安全地图，在各课程任务中引入思政：引入国产汽车轮毂相关工艺的一系列视频，让学生在了解加工工艺流程的同时，激发爱国情怀、民族自豪感，提高学习兴趣，提升专业自信；在课程导入部分加入大国工匠相关视频，引领学生争做大国工匠，精益求精、刻苦钻研、勇敢创新；在PLC编程调试中提升专业自信；通过贴近企业岗位需求和8S管理理念，培养学生职业素养和劳动习惯。汽车轮彀智能仓储单元集成调试思政与劳动安全地图如图4所示。3"结束语借助实训室设备优势，基于“岗课赛证”模式重构教学内容，细化技能点。同时，转变学生身份和教学场地，让学生在轮岗分岗中不断磨练，培养责任心，从害怕复杂设备和技能点，到主动学习、思考创新，显著提升技能。引入高度还原的机器人仿真、机器视觉仿真、数控加工仿真、集成过程仿真四大虚拟仿真资源，以及工业互联网数据采集监控平台、学习通成绩统计平台，构建“四虚一实两平