基于魚(yú)骨圖的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在數(shù)控故障診斷與維修課程中的應(yīng)用

□王亞利 王鵬飛

數(shù)控機(jī)床綜合了當(dāng)今世界上許多領(lǐng)域最新技術(shù)，主要包括精密機(jī)械、自動(dòng)控制及伺服驅(qū)動(dòng)、計(jì)算機(jī)及信息處理、網(wǎng)絡(luò)通信、精密檢測(cè)及傳感器技術(shù)[1]。隨著數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)床功能不斷增加，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。數(shù)控機(jī)床各個(gè)組成部分之間精密相連，任何一個(gè)部分發(fā)生故障都會(huì)影響機(jī)床的正常工作。機(jī)床一旦出現(xiàn)故障，要求維修人員能準(zhǔn)確地判斷故障產(chǎn)生的原因，根據(jù)具體原因及時(shí)修復(fù)，快速恢復(fù)生產(chǎn)。為了滿足企業(yè)對(duì)數(shù)控維修人員的需求，高職院校開(kāi)設(shè)“數(shù)控故障診斷與維修課程”，以利于就業(yè)崗位技能需求和專業(yè)素養(yǎng)的有效銜接。但是，由于此課程專業(yè)性和綜合性都較強(qiáng)，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)了一定的困難和挑戰(zhàn)。特別是在尋求和分析機(jī)床故障原因時(shí)，學(xué)生不能快速地梳理思路，無(wú)法全面判斷故障可能原因，因而也不能準(zhǔn)確地選擇有效解決方法。因此，本文探討了魚(yú)骨圖的教學(xué)方法，旨在幫助學(xué)生理清思路，提高解決問(wèn)題的效率。

一、魚(yú)骨圖分析方法

魚(yú)骨圖也稱因果圖，它是一種把與某個(gè)問(wèn)題有關(guān)的所有知識(shí)組織起來(lái)并用圖形加以描述的工具圖[2]。魚(yú)骨圖的構(gòu)造方法如下[3]:第一，確定需要解決的問(wèn)題，填寫(xiě)在一個(gè)方框，表示魚(yú)頭；第二，繪制帶箭頭的直線，帶箭頭一端指向魚(yú)頭方框，此線表示魚(yú)的主骨；第三，主骨上方、下方分別繪制若干條帶箭頭的直線，箭頭指向主骨，作為魚(yú)的大骨，大骨與主骨之間的夾角一般為60°。大骨上填寫(xiě)第一層原因，且將原因名稱標(biāo)在大骨旁邊；第四，畫(huà)中骨和小骨。中骨與主骨平行，且用帶箭頭的小橫線表示。其中中骨表示第二層原因，小骨表示第三層原因[4]。如圖1所示。

圖1 魚(yú)骨圖

二、魚(yú)骨圖分析方法在數(shù)控故障診斷與維修課程中的應(yīng)用

數(shù)控故障診斷與維修課程是數(shù)控專業(yè)的骨干課程之一，在掌握數(shù)控機(jī)床組成元件的結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理的基礎(chǔ)上，需要學(xué)生準(zhǔn)確定位故障、分析故障產(chǎn)生的原因。以FANUC系統(tǒng)為例，數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)中典型的故障可分為通訊及網(wǎng)絡(luò)故障、數(shù)控系統(tǒng)故障、主軸驅(qū)動(dòng)故障、進(jìn)給系統(tǒng)故障及換刀故障。本文將魚(yú)骨圖應(yīng)用在教學(xué)中，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提升解決問(wèn)題效率的能力。基于魚(yú)骨圖的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的流程如圖2所示。

圖2 基于魚(yú)骨圖的任務(wù)教學(xué)法

下文以“通訊及網(wǎng)絡(luò)故障”的設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明魚(yú)骨圖如何應(yīng)用到教學(xué)課堂上。數(shù)控系統(tǒng)具備高可靠性、高速度的通訊傳輸功能，以太網(wǎng)傳輸是數(shù)控機(jī)床通信一種典型的傳輸方式，可以實(shí)現(xiàn)與多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)進(jìn)行高速大容量數(shù)據(jù)傳輸。利用以太網(wǎng)傳輸時(shí)常見(jiàn)的故障是不能存儲(chǔ)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的程序。因此，以“不能存儲(chǔ)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的程序”作為真實(shí)案例導(dǎo)入課程，將魚(yú)骨分析法運(yùn)用在教學(xué)中，一是分析故障產(chǎn)生的可能原因，二是尋求主要原因，三是提出解決故障的對(duì)策。

(一)布置任務(wù)。本文中以“不能存儲(chǔ)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的程序”為例，并將此問(wèn)題作為魚(yú)頭。考慮到每個(gè)學(xué)生掌握的知識(shí)程度不同，布置任務(wù)時(shí)，選擇的真實(shí)故障難度應(yīng)適中。

(二)任務(wù)的實(shí)施。在此環(huán)節(jié)，包括大骨、中骨和小骨的繪制。第一，大骨表示造成故障的第一層原因，本案例中的故障可以從計(jì)算機(jī)方面、機(jī)床方面、網(wǎng)絡(luò)方面、服務(wù)軟件方面、人為原因進(jìn)行綜合考慮。在這一過(guò)程中，學(xué)生要通過(guò)所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)進(jìn)行思考，歸納，盡可能多而全地分析故障原因。第二，中骨表示第二層原因。繪制中骨時(shí)要表達(dá)清楚第一層原因的影響因素。比如計(jì)算機(jī)方面：計(jì)算機(jī)IP地址設(shè)置有誤、計(jì)算機(jī)故障；機(jī)床方面：機(jī)床IP地址設(shè)置有誤、系統(tǒng)主板不良；網(wǎng)絡(luò)方面：服務(wù)器IP地址有誤、網(wǎng)卡損壞；服務(wù)軟件方面：服務(wù)器IP地址有誤、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件不良；人為原因：操作錯(cuò)誤、編寫(xiě)的程序有誤。第三，針對(duì)原因提出相應(yīng)的解決方案。將故障的第一層原因及其相關(guān)因素和解決方法分別以魚(yú)骨分布態(tài)勢(shì)展開(kāi)，完成魚(yú)骨分析圖。在此環(huán)節(jié)，以學(xué)生自我學(xué)習(xí)為主，教師起引導(dǎo)作用。

(三)點(diǎn)評(píng)總結(jié)。魚(yú)骨圖分析活動(dòng)結(jié)束后，展示各小組所畫(huà)魚(yú)骨，由組長(zhǎng)向全班學(xué)生匯報(bào)繪制魚(yú)骨圖的步驟及尋找故障產(chǎn)生原因的思路。通過(guò)小組自評(píng)、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)考查知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，并進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。以數(shù)控機(jī)床“不能存儲(chǔ)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的程序”為案列的魚(yú)骨圖框架設(shè)置如圖3所示。

圖3 “不能存儲(chǔ)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的程序”魚(yú)骨圖框架

三、教學(xué)效果

基于魚(yú)骨圖的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，將其應(yīng)用在教學(xué)中，學(xué)生根據(jù)問(wèn)題進(jìn)行分析并歸類，在這一過(guò)程中，不僅掌握可學(xué)習(xí)的內(nèi)容，同時(shí)使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到大大提高，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

(一)學(xué)生從被動(dòng)聽(tīng)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)，充分發(fā)揮了自主學(xué)習(xí)能力。跟傳統(tǒng)教學(xué)方法有著明顯的區(qū)別是，基于魚(yú)骨圖的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是以“學(xué)生為主，教師為輔”，學(xué)生從被動(dòng)聽(tīng)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)，充分發(fā)揮了自主學(xué)習(xí)能力。傳統(tǒng)教學(xué)方法，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生開(kāi)小差、玩手機(jī)等情況，但是采用魚(yú)骨圖的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，學(xué)生自己是主角，通過(guò)獨(dú)立思考、相互討論、查詢資料、教師指點(diǎn)，提高了課堂的趣味性，能相對(duì)輕松掌握知識(shí)點(diǎn)。

(二)提升了學(xué)生獨(dú)立思考、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。相應(yīng)的知識(shí)內(nèi)容穿插在魚(yú)骨圖的繪制，要求學(xué)生自己根據(jù)真實(shí)故障，去尋求故障產(chǎn)生問(wèn)題，并能提出相應(yīng)的解決方案。在這一過(guò)程，學(xué)生不僅熟悉已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，還要求在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行分析探索，將理論知識(shí)跟實(shí)際相結(jié)合，驅(qū)動(dòng)學(xué)生在思考、理解中取得進(jìn)步。

(三)通過(guò)真實(shí)的案例驅(qū)動(dòng)，采取實(shí)境式教學(xué)，有利于提升學(xué)生的維修技能。根據(jù)實(shí)際故障設(shè)置問(wèn)題，根據(jù)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，推測(cè)出問(wèn)題可能產(chǎn)生的原因，然后進(jìn)行診斷，找出具體原因，再進(jìn)行實(shí)際的檢測(cè)驗(yàn)證。符合企業(yè)真實(shí)的場(chǎng)景，使得學(xué)生畢業(yè)后在實(shí)際工作中，能胸有成竹地解決相應(yīng)的故障。因而，基于魚(yú)骨圖的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法極大地提升了學(xué)生維修素養(yǎng)，為以后工作打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

本文探討了魚(yú)骨圖的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在數(shù)控故障診斷與維修課程中應(yīng)用，并運(yùn)用到實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，取了較好的教學(xué)效果。學(xué)生在分析故障、定位故障時(shí)，能快速梳理思路，抓住主線，提升了解決問(wèn)題的效率，同時(shí)，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了自主思考跟探索的能力。