技能競賽助力智能制造裝備技術專業師生發展的實踐與探索*——以山西機電職業技術學院為例

崔俊杰，郭海青，董海濤

（山西機電職業技術學院數控工程系，山西 長治 046011）

1 技能大賽簡介

全國“數控機床裝調與技術改造”技能大賽是與智能制造裝備技術專業最為密切相關的賽項（以下簡稱數維大賽），該賽項的比賽內容幾乎涵蓋了本專業的所有知識點，比賽內容難度適宜，既沒有超出高職院校的知識范疇，又與企業生產實際緊密結合。參賽選手根據賽項任務書的要求，借助賽場提供的檢具、工具、設備、技術資料等，完成數控機床機械部件裝備與調試、數控機床技術改造與功能開發、數控機床電氣設計與安裝、數控機床精度檢測、數控機床故障診斷與維修、試切件的編程與加工，并對比賽工作過程中的職業素養與安全意識進行相應考核。

自2009年以來，山西機電職業技術學院積極組織學生、老師參加數維大賽，在各次比賽中均代表山西省參加全國決賽，表1所示為2018年至今該院獲得的成績情況。多年的實踐證明，數維大賽不僅發揮著“以賽促學、以賽促教”的作用，而且對本專業學生的培優培強、教師提升發展等方面有顯著的促進作用。

表1 參加數維大賽獲獎一覽表

2 賽前訓練與管理

賽前訓練與管理要堅持以學生為中心，根據參訓學生的年齡特點、知識結構、技能水平的差異，結合本賽項的職業技能競賽標準，對訓練內容進行分層設計，實行模塊化訓練和個性化訓練。教育引導學生堅定奪魁信念，樹立必勝信心，激發學生求知、合作、競爭的精神。下面就數控機床電氣設計與安裝、數控機床機械部件裝配與調整、數控機床故障診斷與維修、試切件加工與測量、職業素養與安全意識評價5項任務的賽前訓練與管理進行簡要介紹[1]。

2.1 數控機床電氣設計與安裝

1）任務要求。選手根據賽項任務書題目要求，針對外圍輔助設備或檢測設備，設計相應的控制電路。選擇適宜的器件、正確連接線路，并調試驗證。要求正確繪制電路圖，符合工藝要求的連接，并完成賽項任務書中要求的驗證測試。

2）學生訓練。提高電氣識圖能力，電氣原理圖用來表明機床設備的工作原理及各電器元件間的作用，一般由主電路、控制電路、檢測與保護電路、配電電路等幾大部分組成；識圖能力是學生電氣安裝訓練的基礎，通過對數控機床電氣原理圖進行“解剖式”分解學習，使學生對圖中的元器件名稱、符號、功能、型號、數量等每一個細節都能清晰掌握，不留任何死角。強化電氣設計和安裝能力，在熟練掌握電氣原理圖的基礎知識和設計安裝規范后，學生就要拿出歷年的賽題對機床電氣設計、電氣安裝及功能驗證等內容進行針對性強化練習，老師要對學生電氣設計及安裝過程中不符合設計規范、安裝規范的內容提出嚴格要求，并組織學生每日進行反復練習。

2.2 數控機床機械部件裝配與調整

1）任務要求。選手根據賽場提供的機械主軸單元，按照賽項任務書題目要求，進行主軸軸承的裝配與調整，安裝工藝應符合賽項提供的主軸安裝工藝標準。 安裝精度和檢測項應符合賽題要求。 將機械主軸、聯軸節、異步電機安裝到基座上，并應保證同軸度符合賽題中指標要求。 賽場提供量具、檢具，選手應正確使用量具、檢具。寫出主軸安裝過程，安裝工藝，所使用量具、檢具、工具等。

2）學生訓練。識讀機械部件結構圖和裝配圖，該項任務要求學生完成導軌副的裝調、滾珠絲桿副的裝調、電機與聯軸器的裝調、數控工作臺機械裝調、主傳動機械裝調、檢測與調整等內容，學生要運用所學的機械識圖、機械裝配工藝等知識，熟練掌握數控設備機械部件結構圖和裝配圖，使用合適的裝配工量具對主軸、進給軸、電機與絲桿連接等典型部件進行裝配和調試。強化裝配和精度檢測能力，數控機床機械部件裝配與調整要求學生正確選用數控機床標準零部件和安裝工具，完成機械零部件的安裝；正確選擇測量儀器，完成各項幾何精度的檢測等。該項任務工作量大，內容煩瑣，如果有一個螺釘裝錯或工藝路線不規范就會造成安裝錯誤，所以日常訓練中要求學生嚴格遵守操作規程，熟練掌握數控機床各項機械精度指標的要求和正確的檢測方法。

2.3 數控機床故障診斷與維修

1）任務要求。在機床不通電情況下檢查機床電氣系統，排除目測隱患。機床通電后選手根據屏幕顯示的報警信息，逐一解除系統及PLC報警。按照賽項任務書機床功能檢查表要求，按順序進行機床功能檢查，排除電氣控制、數控系統、機械等軟硬件故障。系統及伺服參數應調整至最佳狀態。根據機床存在的故障，將故障現象、故障點、排除故障過程、調整過程填入指定表格中。

2）學生訓練。該項任務重點考察學生的動手及解決數控機床安裝、調試、維護、修理的能力，涉及內容涵蓋數控機床硬件連接、基本參數、伺服參數設置及調試、數控機床功能編程（PMC編程）、數控機床常見故障分析等方面內容。學生要學習數控機床的整體結構和電氣控制部分的組成與功能，掌握數控機床傳動系統和輔助機構結構功能及簡單的維修操作，能通過機床報警、PLC梯形圖、PLC輸入/輸出狀態等提示信息，正確判斷數控機床電氣控制系統的故障范圍，并能進行常見故障排除。

2.4 試切件加工與測量

1）任務要求。該任務要求選手依據GB/T-20957.7-2007《精密加工試件》標準，按照賽項任務書的圖紙要求，進行試切件加工及測量。賽場不提供CAD/CAM軟件，要求計算機G代碼編程，通過數控機床企業提供的程序將加工程序傳送至CNC。根據現場提供的加工圖紙，用G代碼編程，完成相應的加工任務。 選手根據圖紙要求和賽場提供的毛坯圖，自行設計試件切削試驗工藝，完成試件切削試驗的程序編制和加工。選手自備刀具、刀柄和量具，合理安裝、調整刀具，配合其他工、量具使用，完成試件切削試驗操作。試切件毛坯要求：毛坯形狀、尺寸及其技術要求參見樣題，毛坯由承辦校準備，為每個參賽隊提供兩件毛坯，其中一件備用。加工完成后，選手清理工作臺，安裝測頭，根據賽項任務書要求，編制測量程序，測量試切件的尺寸。

2）學生訓練。該任務需要學生根據圖紙要求和賽場提供的毛坯圖，自行設計試件切削試驗工藝，使用G代碼完成試切件加工程序的編寫。這就要求學生要掌握數控機床的加工工藝，熟練掌握數控系統的功能、操作方法以及安全規程等，這些內容學生在數控機床切削加工的課程中已進行學習，只需在平時加以練習就可以完成任務。

2.5 職業素養與安全意識評價

1）任務要求。該項任務要求參賽團隊分工合理，相互協調性好，工作效率高，書寫規范，尊重裁判。著裝合格，操作規范，工、量具擺放合理，沒有違反安全操作規程現象，保持工位清潔衛生。

2）學生訓練。數維比賽是一個團隊比賽項目，在展示個人風采和個人水平的同時，更加突出職業道德與協作精神。在組建學生團隊時，在日常訓練的學生中選出成績好、品質優、善配合的三名學生，并選出隊長。訓練時，學生甲負責機械方面的工作，包括機械主軸單元的裝配、安裝精度和檢測、機床幾何精度檢測、運動精度檢測及試切件的加工與測量。學生乙負責電氣方面的工作，包括機床電氣設計與安裝、加裝智能制造所需工件測頭、模擬主軸功能硬件連接、PC機與CNC互聯互通、PLC功能開發等。該項目對隊長的要求最高，他需要精通兩位同學的所有內容，主要負責任務書的記錄、機床故障診斷與維修等，在兩位隊員遇到問題時或需要提供幫助時及時協調解決。

3 技能競賽提升學生學業水平

3.1 以賽促學，提高理實一體化教學質量

經過多年的積累，本專業學生對參加數維大賽都具有較高的積極性，甚至有些學生為了在該賽項中獲得好的成績而選擇就讀山西機電職業技術學院。但由于參加大賽的學生名額有限，競爭也就異常激烈，這大大提高了學生學習的積極性。學生為了能夠參加大賽而努力學習專業課程，還在實踐中不斷補充相關的理論知識。

數控設備應用與維修專業強調實踐能力，采用理實一體化方法實施教學。為了更好地服務于參加大賽的學生，在具體教學過程中，專業教師根據學生理論知識水平、實踐動手能力以及個人特點等，進行分層次布置任務，提升課堂教學的學習效果。

3.2 錘煉意志，全方位提升學生職業能力

數維大賽是對參賽學生實操技能水平和職業綜合素養的全方位考核，優異成績的取得是學生素質全面提升的有效展現，這就要將賽場的高技能滲透到日常教學中[2]。一是吃苦耐勞的精神，本專業參賽學生為了能夠在比賽中脫穎而出，利用寒暑假及周末的休息時間，積極主動學習專業知識，跟著老師學習專業技能。二是規范操作的意識，比賽中裁判員根據考核標準嚴格把關，這就要求參賽學生在日常訓練中就要按照有關電氣安全操作方法和機加工規范操作方法等規范文件嚴格執行。三是團隊協作的能力，比賽中是三名學生同時參與的，這就要求參賽學生要建立良好的團隊協作和溝通能力，那么在日常訓練中就要按照各自分工各司其職，不斷提高團隊的凝聚力。另外，還要培養良好的工作習慣，日常訓練中就要將整理、整頓、清掃、清潔、素養的5S標準落實到位。只有將這些細節努力做到、做好，才能確保在比賽中取得優異成績。

3.3 人生蛻變，職教學生實現完美就業

隨著該院不斷在數維大賽中取得佳績，一些對數控機床維修人員有較大需求的企事業單位開始垂涎本專業畢業生，尤其是經歷過大賽錘煉的優秀學子，他們不惜拿出高薪來爭奪這部分寶貴的人才資源。例如，中國航天科工集團、中科院物理研究所、淮海工業集團有限公司、山西航天清華裝備有限責任公司、太重集團、北方自動控制技術研究所、中國人民解放軍第四三二八工廠等知名企業，每年都會來該院招聘本專業畢業生。經企業反饋，本專業學生的技能水平、職業能力獲得了企業的一致認可，在工作中快速成長，已有多人獲得“全國技術能手”稱號。

4 技能競賽提升教師教學水平

4.1 以賽促教，不斷改進教學內容和方法

本專業以參加數維大賽為契機，組織教師研究數維大賽的技術文件，將大賽技術文件的相應任務點融入課程教學中[3-4]。例如，將數控機床機械與電氣裝調的任務融入數控機床電氣控制與PLC、數控機床PMC控制與調試的課程，將數控機床機械部件裝配與調試的任務融入數控機床機械部件裝配與調整的課程，將數控機床故障診斷和排除的任務融入數控機床故障診斷與維修的課程，將數控機床精度檢驗的任務融入數控機床精度檢驗與補償的課程，將技術改造與功能開發的任務融入自動線安裝與調試的課程，將試件切削試驗的任務融入數控機床編程與操作的課程等。

同時，該院定期邀請技術人員來校指導培訓，派遣教師到知名數控系統廠家和機床廠家進行交流學習，不斷提高教師技術水平，豐富課堂教學內容。通過大賽內容課程化，生產實踐內容課程化，使專業課程教學更有針對性與實用性，有效解決了傳統教學與實際生產脫節的問題。

4.2 師徒結對，新教師在技能大賽中嶄露頭角

經過多年來教師自主參賽和指導學生參賽，本專業已有多名教師在大賽中獲得了豐碩成績，積累了寶貴經驗，迅速成長為專業領域的技術能手。為發揮優秀指導教師的引領作用，以及對青年教師的“傳、幫、帶”作用，本專業全面開展“一幫一”結對子幫扶活動。在大賽報名時，指導教師由一名老教師和一名新教師組成，新教師在備賽過程中不僅能接受老教師的知識和經驗傳授，還要將所學知識傳授給學生，不斷提升自身知識和技能水平。同時，該院積極組織青年教師在全國職業院校技能大賽、全國數控技能大賽等國家及省市級比賽中“展身姿，亮技能”，制定一系列激勵措施，大大提高了青年教師參賽、備賽的積極性，從而實現了本專業師資力量的全面提升。

4.3 技術輸出，不斷提升技術服務能力

教師通過培養學生在數維大賽中獲得優異成績的過程中，不僅使自己的專業知識和技術技能得到了提升，也使自身專業水平在行業內得到認可。目前，山西省及周邊多家企業聯系該專業教師進行科技創新和技術攻關，實施技術改造，解決生產技術難題。比如，本專業教師與山西繁盛晟煤機設備有限公司聯合攻關，針對煤機關鍵部件的失效部件及主要失效形式，結合其力學性能，創造性地在業界率先提出用耐磨焊絲取代等離子粉末堆焊的刮板機中部槽修復工藝，提出開發數控堆焊機的思路。通過校企合作，聯合研發了數控熔化極氣體保護堆焊機，解決了傳統等離子粉末堆焊漏水、堵粉、頻繁斷焊的弊端，投放市場后深受業界好評，有力推動了企業的轉型升級和技術進步。

5 結語

目前，數維大賽已成為檢驗本專業教學成果的重要平臺，也成為教師和學生追夢、圓夢的大舞臺，極大地調動了廣大師生的學習熱情。同時，通過技能大賽的輻射效應，學生和教師看到了國內其他院校的專業水平，看到了整個行業的發展趨勢，這些對該院智能制造裝備技術專業的良性發展起到了積極的推動作用，助推該院雙高建設工作穩步推進。