淺談《自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》課程建設(shè)

林喆 魏海波 張君薇 趙繼忠

遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （ 沈陽 110161 ）

目前，我國正在進(jìn)行高職教育深層次的重大改革，各學(xué)校都在積極探索，努力實踐培養(yǎng)應(yīng)用性人才的途徑與方法，加大力度培養(yǎng)生產(chǎn)第一線真正需要的應(yīng)用型人才。《自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》作為高職教育機(jī)電一體化、機(jī)電設(shè)備管理與維修等專業(yè)的核心課程之一，面向企業(yè)和市場需求，主要培養(yǎng)學(xué)生自動化生產(chǎn)線的安裝、調(diào)試、操作和維護(hù)技能。

本文根據(jù)學(xué)生崗位的技能需要將課程內(nèi)容整合為五個單元、六個情境和十個技能相互融合、相互交叉的項目式情境教學(xué)。以立體式的教學(xué)框架實現(xiàn)教、學(xué)、做相結(jié)合；以基于工作過程的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生操作技能；以自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)裝置為載體安排技能實訓(xùn)；秉承“做中學(xué)，學(xué)中做”的原則，通過引進(jìn)企業(yè)要素提高學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)，按任務(wù)的實施過程開展教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生技能綜合運用能力、良好的工作方法以及勞動組織方式等職業(yè)素養(yǎng)。

1 課程建設(shè)目標(biāo)

學(xué)生通過前面專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，已經(jīng)對電工電子技術(shù)、電氣控制與PLC技術(shù)、電機(jī)拖動技術(shù)、變頻器技術(shù)和傳感器與檢測技術(shù)等有了一個初步的了解和認(rèn)識；掌握了相關(guān)器件及電路設(shè)計的基礎(chǔ)知識；本門課程就是要通過對自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試過程的講解、分析和操作將學(xué)生頭腦中的相關(guān)器件“組裝”起來，形成一個“系統(tǒng)”的概念。本課程的設(shè)計理念與思路是：理論與實踐相結(jié)合；傳統(tǒng)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合；傳統(tǒng)教學(xué)手段與立體教學(xué)手段相結(jié)合；教書與育人相結(jié)合。為學(xué)生打下堅實的自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試基礎(chǔ)，同時培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力、實踐動手能力、設(shè)計和創(chuàng)新能力，為現(xiàn)代自動化生產(chǎn)企業(yè)培養(yǎng)“用得著、干得好”的高素質(zhì)人才。

2 課程環(huán)境建設(shè)

課程采用亞龍公司生產(chǎn)的 YL-335A型自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)裝置模擬一個與實際生產(chǎn)情況非常接近的控制過程，主要由供料、加工、裝配、輸送和分揀等五個單元組成，各單元之間相互關(guān)聯(lián)，又具有較強(qiáng)的代表性。通過對控制過程六個情境的學(xué)習(xí)使學(xué)生得到一個非常接近實際的教學(xué)環(huán)境，達(dá)到模擬生產(chǎn)功能、整合學(xué)習(xí)目標(biāo)的功能，從而縮短了理論教學(xué)與實際應(yīng)用之間的距離。

為了實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的零距離對接，使學(xué)生順利完成由學(xué)生到企業(yè)員工的角色轉(zhuǎn)變，營造良好的企業(yè)生產(chǎn)制造文化氛圍，課程按照企業(yè)的管理模式組織實訓(xùn)教學(xué)，把實訓(xùn)室模擬成企業(yè)的“車間”，將學(xué)生劃分成多個班組完成相應(yīng)任務(wù)，盡可能與生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線相一致，按照企業(yè)生產(chǎn)要求的生產(chǎn)操作流程、安全操作規(guī)程，營造真實的企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。

3 課程單元設(shè)計

課程依據(jù)自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試工作過程，采用圖1所示的項目化教學(xué)方法，基于立體式的教學(xué)框架使學(xué)生在老師的演示和指導(dǎo)下，按照學(xué)習(xí)目標(biāo)自我創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)目標(biāo)與方案，并通過實際操作將所學(xué)知識應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試過程中，提出學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，分析思考解決方案。教師通過課堂教學(xué)，將學(xué)生在實踐中所學(xué)到的知識點連接起來，解決所遇到的問題，使學(xué)生掌握自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試的技能和相關(guān)專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生從事自動化系統(tǒng)安裝、設(shè)計、維護(hù)的基本職業(yè)能力，同時培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)。

圖1 項目化教學(xué)方法

4 課程主要內(nèi)容

通過系統(tǒng)深入的調(diào)研分析，《自動線的安裝與調(diào)試》課程所要學(xué)習(xí)的知識與技能包括五個單元和十個技能如表1所示。

根據(jù)所學(xué)知識點的難易程度，課程設(shè)計了六個學(xué)習(xí)情境：

(1)供料單元的安裝與調(diào)試

供料單元是自動化生產(chǎn)線中的起始單元，主要用于向系統(tǒng)中的其它單元提供原料，它主要由工料裝件管、工件推出氣缸、支架、閥組、端子排組件、可編程控制器、走線槽、底板、急停按鈕、啟動和停止按鈕組成。供料單元具有結(jié)構(gòu)簡單、原理易懂和代表性強(qiáng)等特點，所以很適合作為第一個學(xué)習(xí)情境。通過對供料單元的安裝與調(diào)試，首先使學(xué)生學(xué)會使用電工工具和儀表，掌握電氣原理圖和氣路控制圖的識讀原則，能夠按照控制要求、結(jié)合本單元工作流程對供料單元進(jìn)行安裝與調(diào)試，同時對西門子S7-200PLC的應(yīng)用有一個初步的了解和認(rèn)知。

表1 課程學(xué)習(xí)的五個單元和十個技能

(2)自動化生產(chǎn)線中傳感器的安裝與調(diào)試

傳感器是自動化生產(chǎn)線中不可缺少的部件，主要用于位置、材質(zhì)、工件有無檢測以及轉(zhuǎn)速測量。作為自動化生產(chǎn)線的重要組成部分，傳感器具有使用范圍廣、適用性強(qiáng)和種類多等特點。通過對磁性開關(guān)、光電開關(guān)、光纖傳感器、電感式接近開關(guān)和光電編碼器等傳感器的安裝與調(diào)試，使學(xué)生熟悉各種傳感器的特點，學(xué)會各種類型傳感器的使用，掌握各檢測單元的基本功能，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

(3)加工單元的安裝與調(diào)試

加工單元主要由手爪、氣動手指、伸縮氣缸、磁感接近開關(guān)和漫反射式光電傳感器組成，其主要功能是把待加工工件從物料臺移送到加工區(qū)域沖壓氣缸的正下方，對工件的沖壓加工后把加工完成的工件重新送回物料臺。通過對加工單元的安裝與調(diào)試，使學(xué)生了解自動化生產(chǎn)線中常用的沖壓操作過程，學(xué)會氣動手指的基本動作、工作原理和安裝調(diào)試方法。

(4)裝配單元的安裝與調(diào)試

裝配單元由簡易料倉、供料機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)物料臺、機(jī)械手、半成品工件定位機(jī)構(gòu)、氣動系統(tǒng)、電磁閥組和傳感器系統(tǒng)組成，主要功能是模擬兩個物料裝配過程，并通過旋轉(zhuǎn)工作臺模擬物流傳送過程。通過對裝配單元的安裝與調(diào)試使學(xué)生學(xué)會雙電控電磁閥的使用方法及注意事項，掌握擺臂氣缸如何調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度及運動速度，能夠排除裝配單元的常見故障。裝配單元是自動化生產(chǎn)線中動作最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜和學(xué)習(xí)難度最大的一個單元，采用項目式情境教學(xué)法對自動化生產(chǎn)線工作流程的學(xué)習(xí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生采用工程方法解決問題的能力。

(5)輸送單元的安裝與調(diào)試

輸送單元由機(jī)械手、伺服電機(jī)傳動組件、滑動軌道和PLC模塊組成，它是自動化生產(chǎn)線中動作次數(shù)最多的工作單元，也是自動化生產(chǎn)線中比較常見的一個部件。該單元主要功能是驅(qū)動機(jī)械手精確定位到指定單元的物料臺，并在物料臺上抓取工件，輸送到指定位置后放下。通過對輸送單元的安裝與調(diào)試，使學(xué)生掌握機(jī)械手的升降、伸縮、夾緊/松開和沿垂直軸旋轉(zhuǎn)四種自由度運動，學(xué)會伺服電機(jī)的傳動過程及采用西門子S7-200PLC精確定位的方法，能夠排除輸送單元的常見故障。

(6)分揀單元的安裝與調(diào)試

分揀單元由分揀機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、變頻器模塊、電磁閥組和PLC模塊組成，它是自動化生產(chǎn)線的終端單元，用于對上一單元送來的已加工、裝配的工件進(jìn)行顏色等方面的檢測后完成分揀任務(wù)。通過對分揀單元的安裝調(diào)試，鍛煉學(xué)生根據(jù)功能要求進(jìn)行氣路、控制電路設(shè)計的能力，掌握工程工作方式方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

5 結(jié)束語

通過五個單元、六個情境和十個技能相互融合、相互交叉的項目式情境教學(xué)實踐證明：

《自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》課程建設(shè)以工作過程為導(dǎo)向，基于工作任務(wù)處理知識、能力與素質(zhì)的關(guān)系；以培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)能力為主線，處理基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識的關(guān)系，有效地實現(xiàn)了高技能人才培養(yǎng)目標(biāo)與市場需求的一致性，保證了教育教學(xué)過程中“教、學(xué)、做”的一體化，創(chuàng)新性地將理論學(xué)習(xí)、技能培養(yǎng)和素質(zhì)養(yǎng)成相互融合，突出了人才培養(yǎng)的應(yīng)用性和針對性，實現(xiàn)了教學(xué)的整體優(yōu)化，保證了課程教學(xué)目標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。

[1]呂景泉等.自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試.北京：中國鐵道出版社;2009.

[2]鮑風(fēng)雨等.典型自動化設(shè)備及生產(chǎn)線應(yīng)用與維護(hù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[3]李益生.我國高等職業(yè)教育發(fā)展的定位及發(fā)展趨勢.教育探索,2007(7).