工程訓練中心車間網絡監控及信息化管理系統的構建與實踐

陶福春，劉 揚，田 森，魯德才，李勝利，梁 博

（哈爾濱理工大學榮成學院，山東 榮成 264300）

0 引言

在信息化浪潮席卷全球的今天，以“互聯網+”和智能設備制造生產為代表的信息技術已滲透社會的各個行業，高校作為教育領域的排頭兵，應緊緊把握

住現代信息技術在高校教學、科研、實踐各方面的應用，運用現代化信息技術及網絡技術改革工程訓練中心的原有模式，建立“智能化、標準化、服務化”高水平工程訓練中心。網絡監控及信息化管理系統不僅能實時監測工程訓練中心各類設備的使用情況，還能減輕工作人員的勞動強度，從而能夠有效提升工程訓練中心的開放程度，為實現“互聯網+”及《卓越工程師教育培養計劃》奠定了基礎。

1 車間網絡監控系統構建

建立車間網絡監控系統，可形成良好的工程實訓中心形態，進而優化建設和完善周邊環境、內部環境、人文環境、信息環境和安全環境，建成適宜師生發展的一流育人環境“生態系統”。建立車間網絡監控系統不僅能夠保障教學任務按時完成，而且更加符合標準化、現代化車間的實驗實訓要求，更為學院“十三五”發展規劃提供了強有力支撐。車間網絡監控系統簡易拓撲如圖1所示。

建立良好的車間監控系統需借助于相應的網絡建設硬件才能得以實施，依據車間的實際情況，最大限度地提升車間網絡監控的范圍及質量。本系統主要包括高清網絡攝像機（IPC）、網絡硬盤錄像機（NVR）、高清解碼器、液晶顯示器、專用電腦、平臺一體機和百兆及千兆交換機等設備。監控系統通過車間已安裝的IPC采集到車間儀器的實時數據，并上傳到NVR進行存儲與管理，并與車間建立采集數據的分控中心，實現對數據的整合。車間液晶顯示器及專用電腦通過無線網絡連接NVR，實時監測、監督車間生產情況，充分展現車間網絡化帶來的分布式構架優勢。

圖1 車間網絡監控系統簡易拓撲

本車間建設的監控網絡系統采用“視頻采集+網絡編碼”進行傳輸，分控中心用網絡硬盤錄像機（NVR）實現視頻接入，能實時查看前段高清網絡攝像機（IPC）采集的數據，同時該系統可支持多用戶登錄查看、回放、下載視頻，并有效利用資源。此外，監控網絡系統借助網絡傳輸實現與教務服務系統共享，并傳輸給校園總控中心進行統一監控、管理。

2 車間信息化管理系統構建

建立車間信息化管理系統，可摒棄傳統人工操作管理模式，提高現代化和信息化管理水平。該系統主要包括信息管理體系、成果展現體系、互動選課體系、生產管理體系、實時測控體系、教學任務體系及設備維護體系（其余體系不做重點說明），將整個實訓學習環境與工程訓練車間進行緊密連接，促使學習環境及模式轉變，更加適應“互聯網+”平臺及“大數據”時代，其簡易拓撲簡圖如圖2所示。車間信息管理系統分內網操作與外網操作，內網將與學院教務網站系統實現信息共享，學生只需登錄教務系統，即可進行相應操作。外網操作將面向全社會，提供車間設備及可承接項目信息，以實現資源“共享”，最大限度提升車間設備利用率。車間信息化管理系統的建立，可幫助學生養成良好的自主選擇學習習慣，提升學生的獨立分析問題、解決問題能力，同時亦可以提升學院在社會中的知名度。

2.1 “共享式”信息管理體系

“共享式”信息管理系統（內網）主要包括操作規程、設備信息、設備使用信息、物料信息、指導教師信息、質量檢測標準信息、現有任務和項目信息。信息管理系統（外網）主要包括設備信息、設備使用信息等。其中操作規程中包含所有實驗實訓指導書及操作規范，學生可依據實際情況進行下載觀看，達到提前預習的效果。設備信息包括設備型號、基本參數、加工/檢測范圍等。設備使用信息主要是目前設備的使用狀態，是否存在預約、預約結束時間等信息。物料信息則側重于學生實驗實訓所需，通過提供相應物料保證學生實驗實訓順利完成。指導教師信息則是依據專業特長進行分配，讓學生明確某個實驗或實訓環節有哪些老師指導操作。質量檢測標準信息則主要針對機械加工零件檢測，提供必要的檢測設備及儀器，同時推送現有的國家標準信息等?，F有任務及項目信息為提高學生的動手實踐能力，可自主選擇參加某一老師的項目或任務，以達到鍛煉自己目的。“共享式”信息管理體系的建立，讓學生以“主人公”的姿態參與到整個信息管理體系中，不僅提升了學生查閱資料、文獻的能力，還有利于學生把控分析問題、解決問題的流程。

2.2 “開放式”成果展現體系

“開放式”成果展現是一種反饋交流過程，是經驗共享過程，更是調整深化過程，也是一種情感交流、思維交鋒的體現，是激勵、鼓舞學生開展動手實踐、創新的一種手段。該體系主要包括學生成果展示平臺、先進制造技術成果展示平臺等?！伴_放式”成果展現體系，不僅能夠展現實驗實訓過程中制造加工較好的工件，而且能夠定時展現國家先進制造技術成果、先進制造技術工藝、先進制造/檢測設備等，進而能夠擴大學生的知識面，增強學生的銳意進取意識，提升學生對知識的渴望度。同時，“開放式”成果展現可以讓學生切身意識到實驗實訓活動中的不足之處，及時調整學習狀態，準確把握現代制造的發展趨勢，增強競爭意識，提升專業能力，增強自信心，體現現代化大學生積極向上的一面。“開放式”成果展現有利于提高學生的專業素養和科研熱情，同時也能營造良好的學院學習氛圍。

圖2 車間信息化管理系統的簡易拓撲

2.3 “自主式”互動選課體系

“自主式”互動選課體系，是按照學校教學大綱及實驗實訓進度進行創新的體現，該體系主要包括實驗實訓課程選課、實驗實踐時間確定、實驗實踐地點確定和指導教師確定等。采用“自主式”互動選課體系改革傳統指導教師依據學生空余時間安排實驗實踐課程的模式，采用互動式選課方式，各個實驗實訓指導教師上傳開課時間并限定人數，學生在規定時間內選擇課程及相應指導教師。指導教師經系統確認后，學生在規定時間、地點完成實驗實踐課程即可，不再是按照班級或學號順序統一安排。此體系有效保證了學生上課的積極性、主動性，同時還能幫助學生合理地安排時間，展現現代大學生統籌安排時間、學習、生活、工作的計劃性，更是培養現代大學生適應現代化信息技術能力及體現大學生積極主動參與實驗實踐的良好素養。

2.4 “標準式”生產管理體系

“標準式”生產管理體系，是對生產“安全至上”原則的有效把控，可有效避免人員傷害和財產損失事故，并能及時采取相應的事故預防和控制措施。該體系包括評比準則、評比展示等。車間安全生產管理體系是保證安全生產的基準，是約束工程訓練中心教師的依據，是杜絕車間“臟、亂、差”的保證。該體系采用“課后檢查、周周評比”的方針，及時在生產管理體系中通報實驗實訓課程的車間安全及衛生情況，每周評比出各項指標最好的實驗實訓小組及做得不好的實驗實訓小組，并提出相應改進措施，盡最大限度提升學生的安全規范生產能力，培養學生良好的職業道德素質。

2.5 “覆蓋式”實時測控體系

“覆蓋式”實時測控體系是“全方位、無死角”的全天候實時監測。該體系包括監督、檢測、調查、取證和案例查看等，是為工程訓練中心內部人員方便實時監督實驗實踐和生產過程是否符合規章制度要求，檢測儀器運行是否正常等提供相應便利，同時亦能監督、取證設備或設施出現意外損壞等。同時，學生可查看部分實驗實訓進程案例，該部分包含兩部分，一部分是實驗實訓較好小組，另一部分是實驗實訓存在問題小組。實驗實訓較好小組的視頻無須處理，而實驗實訓存在問題的小組，則需將有問題進行放大處理，對違反相關操作規程、造成安全隱患的同學，需打上馬賽克，以保證學生自身的隱私安全。與此同時，學生在該系統中可發表言論、觀察出現問題等，借此促使學生從相關或相同的實驗實訓中借鑒經驗，達到課前充分準備、課后認真反思、努力實現創新的目的。

2.6 “反饋式”教學任務體系

“反饋式”教學任務體系，是本次信息化管理系統構建的重中之重，學院以“一切以培養學生為主要目標”總戰略方針，工程訓練中心以塑造應用型本科教育為根本出發點，以提升學生專業技能為根本目的，以提高學生實踐動手能力為基本途徑，以拓展知識范圍為基本原則，切實落實工程實訓中心的各項教學任務?！胺答伿健苯虒W任務體系包括任務選擇、自主設計、意見反饋和報告上傳等，該體系中的指導教師按照某一項實驗實訓大綱要求確定任務目標，而學生依據指導教師確定的任務目標，可進行自主設計實驗實訓，亦可以按照教師給定的任務完成實驗實訓。實驗實訓指導教師要以輔助學生進行實驗實訓為目的，充分尊重學生的意愿，在保證安全情況下完成實驗實訓。實驗實訓結束后，學生可登錄自己的教務系統，進入教學任務體系中的實驗實訓管理模塊，對某一實驗實訓內容進行反饋。該模塊需提交自己的所學心得，找出不足之處并提出相應的改正方法，同時上傳實驗報告，并給實驗實訓指導教師提出意見，實現“教、學”同長。該教學任務體系的設立，徹底顛覆了傳統的教學任務模式，實現以學生“意愿”為主，以教師指導為輔，以學生反饋意見促進實驗實訓指導教師成長發展，以實驗實訓指導教師成長帶動學生實踐能力提高，實現“相互促進、相互成長”的目的。與此同時，隨著該教學任務體系的實施，將徹底實現“無紙化”學習，在提升學習效率的同時亦保護了環境，為學院乃至社會帶來一定的效益。

2.7 “責任式”設備維護體系

“責任式”設備維護體系是整個生產實驗實訓、教學任務順利完成的保障，該體系是針對工程訓練內部教師的專門體系，該體系包括成長記錄、維護記錄、故障記錄等。其中成長記錄主要記錄設備的引進時間、工作年限，依據每周的工作時間記錄年工作時長，確立設備使用率。維護記錄采用“分組式”事后維護、預防維護、生產維護、預測維護和基于狀態維護等幾方面，細化維護狀態，記錄維護手段，做到有理可依、有據可言。故障記錄是針對已出現故障的儀器或設備，記錄出現的問題、解決問題的方法等，以便于整體把握機器的各項指標、狀態。“責任式”設備維護體系將設備維護依據各實驗實訓指導教師的專業方向及特長，具體到不同的指導教師，實現專項專機（設備），最大限度地提升設備維護保養的質量。

3 結 語

建立工程訓練中心車間網絡監控及信息化管理系統，能夠有效規范實驗實訓等實踐教學、車間管理、設備資源等文檔制度信息，可更方便實現實驗實訓教學和學生信息分享與互動，切實強化“教、學”結合理念，引導學生充分發揮主觀能動性，提高學生的獨立思考問題、發現問題及解決問題的能力。有效的管理體制能最大程度地減輕管理部門和實驗室人員的工作負擔，促進工程訓練中心資源的共享和開放，對構建“中心網+教務網+校園網”綜合一體化服務平臺具有重要的意義。

主要參考文獻

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