杜中一+陳志紅+謝斌

在職教集團(tuán)背景下，大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院依托現(xiàn)有教學(xué)資源，完成了區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地的硬件建設(shè)及實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)。區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地的建成，提高了大連地區(qū)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)人才培養(yǎng)的能力，能夠滿足大連地區(qū)對柔性生產(chǎn)系統(tǒng)高級技術(shù)人才的培養(yǎng)要求。

職教集團(tuán)區(qū)域共享柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地隨著大連地區(qū)制造工業(yè)的快速發(fā)展，對制造技術(shù)人才尤其是高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的需求越來越大。根據(jù)國家《促進(jìn)東北地區(qū)職業(yè)教育改革創(chuàng)新指導(dǎo)意見》和《大連市中長期職業(yè)教育發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》精神，為了進(jìn)一步推進(jìn)職業(yè)院校與企業(yè)、行業(yè)的合作，充分發(fā)揮職業(yè)教育為區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展服務(wù)的作用，由大連市政府有關(guān)部門、相關(guān)行業(yè)協(xié)會、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、中高職院校等單位，共同組建了“大連市裝備制造職業(yè)教育集團(tuán)”。在這種背景下，大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣電子工程學(xué)院依托現(xiàn)有教學(xué)資源，建立了區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地，作為服務(wù)大連地區(qū)的共享型實(shí)訓(xùn)基地。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是指能夠適用于多品種、中小批量生產(chǎn)，且具有高柔性，自動(dòng)化程度極高的生產(chǎn)系統(tǒng)。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)涉及自動(dòng)化技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)及機(jī)電一體化等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域。由于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)具有高效、靈活的特性，目前成為實(shí)施敏捷制造、并行工程、精益生產(chǎn)和智能制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的核心。

一、區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地的硬件建設(shè)

區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地的硬件設(shè)備主要包括10套柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)工作站和1條柔性生產(chǎn)線。

1.柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)工作站

柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)工作站采用國際標(biāo)準(zhǔn)的2020工業(yè)鋁材作為工作站框架結(jié)構(gòu)，便于結(jié)構(gòu)變化及拆裝，工作站由SIEMENS S7-200 SMART PLC、SIEMENS MM420變頻器、TPC7062觸摸屏以及LED信號燈、行程開關(guān)、熱繼電器、接近開關(guān)、交流接觸器、多層警示燈、選擇開關(guān)、中間繼電器等常見低壓控制器件組成。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)工作站可以完成電機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)及PLC、觸摸屏、變頻器技術(shù)的相關(guān)實(shí)踐教學(xué)。

柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)工作站通過模擬柔性生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生電氣自動(dòng)控制、PLC編程、變頻器及觸摸屏應(yīng)用、自動(dòng)設(shè)備調(diào)試的能力，不僅能夠豐富柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而且能降低實(shí)訓(xùn)消耗，節(jié)省實(shí)訓(xùn)費(fèi)用。

2.柔性生產(chǎn)線

柔性生產(chǎn)線共有15個(gè)工作站，以1個(gè)SIEMENS S7-300PLC和14個(gè)S7-200PLC作為控制核心，S7-300為主站，14個(gè)S7-200PLC作為從站，各站之間使用ProfiBus-DP總線進(jìn)行通訊。S7-300主站采集各從站數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，并為上位機(jī)的監(jiān)控程序提供數(shù)據(jù)。

（1）主站。主站是主控單元，其的功能是將14個(gè)從站通過Profibus-DP總線進(jìn)行聯(lián)機(jī)控制。

（2）從站一。從站一是落料單元，由同步輪、同步帶、間歇性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，利用電機(jī)的控制，將物料落入輸送單元上。落料單元是為系統(tǒng)提供加工原材料，模擬工業(yè)中的供料單元。

（3）從站二。從站二是線路板上料單元，利用雙軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以及一軸伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行定位，通過真空吸盤吸取線路板，并將線路板放入由落料單元提供的工件內(nèi)。此單元同樣為系統(tǒng)提供線路板焊接的原材料。

（4）從站三。從站三是視覺檢測單元，利用歐姆龍視覺傳感器，對原材料線路板的孔位進(jìn)行檢測，為后續(xù)的精準(zhǔn)定位和加工做準(zhǔn)備工作。

（5）從站四。從站四是插件單元，利用氣缸和吸盤將線路板定位至加工臺，通過伺服系統(tǒng)夾取模擬封裝電子元件，將封裝電子元件精準(zhǔn)定位和安裝到線路板上。

（6）從站五。從站五是線路板翻轉(zhuǎn)單元，通過伺服定位吸取輸送線上方插件完成的線路板放置于輔助焊接件上，旋轉(zhuǎn)180°并輸送到焊接單元。

（7）從站六。從站六是焊接單元，通過伺服系統(tǒng)進(jìn)行輸送，將電子線路板輸送到固定位置，然后通過自動(dòng)焊接機(jī)和剪針腳機(jī)進(jìn)行模擬焊接、剪針腳。

（8）從站七。從站七是翻轉(zhuǎn)回收單元，將焊接完成的電子線路板上的輔助焊接件回收，并將焊接完成的線路板運(yùn)輸回輸送線上，繼續(xù)后續(xù)加工流程。

（9）從站八。從站八是加蓋單元，通過電磁鐵吸取蓋子，通過蝸輪蝸桿運(yùn)動(dòng)，然后行程開關(guān)進(jìn)行位置確認(rèn)，將蓋子放置在工件上方。

（10）從站九。從站九是噴涂及機(jī)器人搬運(yùn)單元，將加蓋完成的工件輸送到輸送線末端，機(jī)器人將工件搬運(yùn)至另一端輸送線初始端，再輸送到噴涂位置進(jìn)行噴涂烘干處理。

（11）從站十。從站十是條形碼貼標(biāo)單元，當(dāng)輸送線檢測到料盤和工件，貼標(biāo)機(jī)構(gòu)利用真空吸盤吸取標(biāo)簽，將標(biāo)簽貼在工件蓋子上方。

（12）從站十一。從站十一是龍門單元，將物料從龍門的一側(cè)抓移到龍門的另一側(cè)。

（13）從站十二。從站十二是檢測單元，負(fù)責(zé)蓋子檢測、工件顏色檢測以及條形碼掃描。

（14）從站十三。從站十三是分揀單元，將檢測單元所檢測的不合格工件搬運(yùn)到廢料庫，將合格工件放行并進(jìn)入下一單元——倉儲單元。

（15）從站十四。從站十四是倉儲單元，將檢測完成的工件分為不同顏色，通過主站分配將不同顏色的工件分別入庫處理。

二、區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地的實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

1.采用柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)工作站進(jìn)行的基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)

具體操作是將學(xué)生分組訓(xùn)練，每組學(xué)生要完成從機(jī)械與電氣元件的安裝，到根據(jù)工藝要求進(jìn)行編程、調(diào)試、操作、維修及故障排除。在該訓(xùn)練過程中，可以使學(xué)生將所學(xué)的專業(yè)知識加以綜合應(yīng)用，并能熟練掌握柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)踐技能。

2.采用柔性生產(chǎn)線進(jìn)行的高級實(shí)踐教學(xué)

具體操作是將參加實(shí)訓(xùn)的學(xué)生人數(shù)平均分成15個(gè)小組，每一個(gè)小組負(fù)責(zé)一個(gè)站的實(shí)踐操作。在任務(wù)的安排上，都把每一個(gè)站的大任務(wù)分割成若干小任務(wù)，每位學(xué)生承擔(dān)一定的獨(dú)立任務(wù)，用團(tuán)隊(duì)責(zé)任來激勵(lì)每個(gè)學(xué)生全身心投入到實(shí)訓(xùn)中來。對學(xué)生實(shí)訓(xùn)結(jié)果的考核，主要由4個(gè)部分組成：整條生產(chǎn)線的運(yùn)行情況和運(yùn)行合理性占總成績的10%，各小組工作站獨(dú)立運(yùn)行情況占總成績的30%，每個(gè)學(xué)生完成具體小任務(wù)情況占總成績的40%，實(shí)訓(xùn)報(bào)告占總成績的20%。這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，又在各小組之間建立競爭意思，并充分調(diào)動(dòng)了每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

三、結(jié)束語

經(jīng)兩年的實(shí)際教學(xué)證明，“大連市裝備制造職業(yè)教育集團(tuán)”背景下的區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地硬件及實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)合理，實(shí)用性強(qiáng)，能夠滿足大連地區(qū)對柔性生產(chǎn)系統(tǒng)高級技術(shù)人才的培養(yǎng)要求。

區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地的建成，提高了“大連市裝備制造職業(yè)教育集團(tuán)”柔性生產(chǎn)系統(tǒng)人才培養(yǎng)的能力，以此基地為基礎(chǔ)，學(xué)生可以更好地掌握自動(dòng)化技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)及機(jī)電一體化等專業(yè)知識及技能，為區(qū)域建設(shè)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]段春爭，王殿龍，崔巖，梁延德.基于“獨(dú)立制造島”概念的柔性制造實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013，（13）：35-37.

[2]姚松麗.柔性制造系統(tǒng)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，（05）：114-116.

[3]杜中一.高職校企共建生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地運(yùn)行中存在的問題、原因及對策[J].現(xiàn)代教育管理，2015，（03）：111-114.

基金項(xiàng)目：

1.高等職業(yè)技術(shù)教育研究會“十二五”規(guī)劃課題“職業(yè)教育集團(tuán)區(qū)域共享型實(shí)訓(xùn)基地創(chuàng)新實(shí)踐研究”的研究成果，課題編號：GZYZD201501，主持人：杜中一。endprint