机电一体化技术专业人才培养目标制订与总载体选择

按照总载体方案专业建设的八个步骤,以“抓核心、建体系”的方式,根据专业实际情况,遵循总载体模式的理念和方法,通过综合分析机电一体化技术专业情况和人才培养的背景,结合现代职业教育研究和实践的成果,以专业目标制订和总载体选择入手,实施总载体体系和总载体课程体系同步建设,设计并实施一整套机电一体化专业基于总载体的人才培养方案。

一、强化市场调查、确定学生就业核心岗位和专业人才培养核心能力

总载体方案要求,经过广泛的市场调查和情报分析,确定专业定位;按照就业导向原则,结合职业院校服务区域经济的特点,通过就业市场分析,明确学生潜在就业主要岗位;在此基础上,可以明确学生就业的核心岗位,对拟承担岗位工作所需要的专业知识和核心专业技术、操作技能进行归纳和分解,明确学生在学历阶段需要训练和具备的能力。

(一)四个层面的专业调查研究

专业调查,是专业随时要进行的基本工作之一。但是,为实施总载体方案的专业调查需要更加全面、具体,据此得出准确的结论。

1.调查的四个层面

专业定位及专业目标制订,需要经过各种各样的调查研究才能确定。调查工作可以大致分成国家政策及经济发展层面理解和调查、社会和企业层面调查、同类院校专业建设和发展层面调查和毕业生层面调查四个层面。

2.调查的基本目的

对国家经济发展趋势,国家政策和法规进行学习、理解和分析,确定专业发展方向。走访同类高等职业院校和相关教育机构,了解同行业发展近况,作为自身专业建设和人才培养的参照。调研重点还在于,详细地全面调查国内重点企业和区域内特定企业,以确定专业培养人才的就业岗位、岗位能力。另外,有侧重地开展对毕业生的全面调查,掌握毕业生就业状况及对学校人才培养方式的意见反馈等。

同时,在过去校企合作基础上,通过对企业的调查和走访,探讨深化校企合作方法和可能性,为总载体设备、装置和系统的合作选型、设计、开发和市场化研究创造条件。各种调查的结果,还必须经过认真分类、整理、归纳,得出比较准确的集中性结论。

(二)对毕业生和企业要求的调查

为了解企业对机电一体化技术人才需求状况,机电一体化技术专业组织老师和相关人员下企业进行调研,走访了本地区的一些大中型机电与装备企业,如成车制造厂、自动化技术设备公司、一些重点生产装备制造厂等。鉴于区域中以汽车制造产业链为支柱,机电一体化专业的很大一部分学生在汽车主车厂及相关配套企业就业的情况,需要重点调查汽车产业链条中的重点企业。另外,调查之初,就做出了要有足够多样本的准备。

1.毕业生跟踪调查

为了掌握和了解毕业生就业后工作的实际情况,确定人才培养目标,制订人才培养方案,应当听取毕业生对学院、专业建议的意见,以促进专业建设和学院发展,深化教育教学改革。针对毕业生的调查有很多形式,只要能达到上述目的,就可灵活采用。

对学校自己培养的毕业生进行调查的好处在于,可以随时随地进行,反馈回来的信息也比较准确。表5-1是一种形式的毕业生跟踪调查表,调查的结果可以给专业定位、就业岗位、课程设置、人才培养方向等方面提供参考。另外,对学生综合素质培养情况进行了解,可以供总载体方案实施的教学团队采取有针对性的方法予以应对。

表5-1 ×××职业技术学院机电一体化专业毕业生跟踪情况调查表

 

续表

 

2.岗位需求调查

岗位调查目的是及时了解行业企业对本专业人才需求状况,收集机电一体化技术专业培养学生的从业岗位范围,明确行业企业对专业技术人员培养所需的专业知识、能力、素质的要求,以便有目的地制订总载体人才培养方案、总载体课程体系设计,加强专业建设工作,提高人才培养的水平。

表5-2是机电一体化技术专业人才培养和岗位需求的调查样表,调查对象是企业,调查的内容涉及企业的岗位需求和所需人才规格及其能力的要求。这种调查是极具针对性的,对总载体方案的制订有很大帮助,是专业必须进行的工作,也是经常性的工作。在进行这种调查时,应该选择与总载体方案制订相关且合适的企业,有足够多的样本,并注意跟进进程,收集到真正想要的信息。必要的时候,总载体方案的教师团队要走进企业,进行现场调查研究。

表5-2 ×××职业技术学院机电一体化技术专业人才培养方案及岗位需求调查表

 

续表

 

续表

 

3.问卷调查

为了全面评估机电一体化技术专业已毕业学生的培养质量,以便进一步深化教学改革,为社会、企业输送合格的具有较全面素质的人才,收集对在企业、单位工作或实习的机电一体化技术专业学生的评价,可以进行问卷调查。

表5-3是针对学生情况而对企业的问卷调查样本,从用人单位的角度,对学生作出相对客观和全面的评价。该调查表的内容和结果,也同样指导专业采用总载体方案在专业定位、课程设置、如何加强全人教育、提高学生综合素质等人才培养方面的工作。

表5-3 毕业生(实习生)情况调查问卷样表

 

续表

 

(三)机电一体化技术专业就业岗位统计分析

通过调查、统计、分析,将学生就业岗位进行梳理,是确认学生就业核心岗位的基本做法。表5-4为学生就业岗位统计分析样表、图5-1是近年来学生就业岗位数据平均值统计分析样图。

表5-4 近年来学生就业岗位统计分析样表

 

 

图5-1 近三年学生就业岗位平均统计分析数据(案例)

(四)调查结论及分析

经过调查、分析和统计,关于机电一体化技术专业人才培养方面得到以下几个重要结果。

1.专业定位的结论

通过对四个层面的调查研究,尤其是对区域经济圈的汽车制造产业链条中企业的深入调查,经过统计、归纳调查结果,认真分析研究,机电一体化专业总体上要培养德、智、体、美、劳等全面发展,具有机械、电子、液(气)压一体化技术基本理论,能够对机电一体化设备进行操作、维护、调试和维修,掌握应用机电一体化技术综合应用基本技能的中级工程技术人才。

通过对社会和企业需求的人才的定位,机电一体化专业作出这样的定位:紧密围绕汽车产业链中“自动化生产线安装、调试、维护”为主线的机电技术技能综合应用人才培养的大方向,兼顾“工业机器人工作站的操作、调试、维护及系统集成”等岗位人才需求,以适应区域经济中汽车制造行业、自动化系统集成企业发展的需要。

2.核心岗位的认定

通过以上调查和分析,得到这样的结论:机电一体化专业学生就业主要承担机电设备技术员,主要是围绕自动化生产线的安装、调试、运行与维护等岗位,认定为机电一体化专业核心岗位;围绕其他的机电设备的操作、调试、维护及技术服务为另一主要岗位,围绕工业机器人进行工艺编程、工作站调试与维护为另一个岗位。

即使机电一体化技术专业以行业性就业为主,岗位有分散性的特点,就业渠道和面向较宽。但是,就专业服务于当前区域经济中汽车生产制造的产业链情况,学生从事汽车生产制造的自动化生产线相关工作岗位,被视为总载体人才培养方案的核心岗位。

3.学生核心能力概括性结论

经过对全面调查收集到的信息整理归纳,企业对机电一体化技术专业毕业生技术技能的具体要求是:毕业生应具备制造业基本动手技能,有一定机电设备、自动化生产线操作运行能力;熟悉机械结构原理,掌握设备维护维修所需要的综合知识,能对自动生产线、机电系统进行维护维修;掌握电气控制原理、电机控制技术,能独立完成电气设备元器件的选型、安装、调试和系统优化等实际工作;掌握常见自动控制系统的工作原理、机电设备接口技术、PLC驱动控制技术、单片机控制技术、伺服技术、执行机构技术、自动检测技术等,能完成机电一体化系统集成;能够对机电设备进行机电联调;懂得工业机器人应用技术基础,有基本的对工业机器人工作站的操作、调试和维护能力;具有基本的生产管理知识。

根据以上要求,机电一体化技术专业学生的核心能力进一步归纳总结为:理论基础比较扎实,掌握机电一体化技术基础,有快速接受和适应新技术新设备能力,能够胜任自动生产线和机电设备的安装、调试、运行、维护、维修工作,综合应用技术技能的能力和实践能力强,具备一定的机电设备设计开发能力。

(五)培养目标的最终确定

职业教育是全人教育,在确定专业培养目标时,必须按照国家有关规定和企业对人才的全面要求,根据以上结论,综合性制订机电一体化技术专业人才培养目标。

1.整体目标

机电一体化专业培养适应生产和管理第一线需要的德、智、体、美、劳全面发展,掌握机电一体化技术专业必备的基础理论和专门知识,有较强实际工作能力,富有创新意识,具备学习、实践和就业能力的机电技术应用型技术技能人才。

2.知识、技术、技能目标

机电一体化专业应紧密围绕自动化生产线等机电设备和系统的岗位职业能力,培养以能运用机械技术、电气控制技术、单片机技术、PLC技术、传感与检测技术、自动控制技术等,从事机电设备安装、调试与维护,自动化生产线安装、调试与维护,工业机器人工作站工艺编程、工作站的调试与维护以及机电产品初步设计与技术改造的技术技能型人才。

3.其他目标

机电一体化技术专业的毕业生除达到知识技术、技能目标外还应具备良好的思想素质和文化修养,具有良好的职业素养和职业态度。另外,在校期间,学生还要取得维修电工证、机电维修类相应的职业资格认证证书。

二、总载体选择与设计的过程

在人才培养目标规格确定后,须结合总载体的选择,进行目标的细化和落实。即,要解决人才培养目标在总载体平台上具体落实的问题,而机电一体化技术专业人才培养的总载体选择是首要解决的问题。

(一)总载体功能及用途的产品方向决策

根据专业定位,市场需求,机电一体化技术专业主要为汽车产业链中“自动化生产线安装、调试、维护”和“机电设备的维护维修”“工业机器人工作站的操作、调试、维护及系统集成”为主线的机电技术综合应用,服务于区域内汽车制造行业、自动化系统集成企业发展需要而培养技术技能型人才的,因此,总载体设备的选型、设计、开发等工作需要与之相适应。

1.总载体选型、设计前期条件综合分析

通过对企业、学校、专业和已经就业的学生情况综合分析,按照总载体模式的理念和方法,可以清晰地提出机电一体化技术专业在总载体选型、设计等载体体系建设上应注意的前提条件。

①总载体产品方向要能与汽车生产制造相联系,且达成与区域内主要汽车制造厂有合作研发、使用合作意向。

②总载体形式为自动化生产线类设备,能真切地模拟“自动化生产线安装、调试、维护”岗位工作,并创设有学生在学业阶段中逐步亲手制作完成的条件和环境。

③载体选择完全满足总载体方案对总载体的要求,必须包含机电一体化核心技术,且为学生学习训练提供专业学习中全部重要实践训练的条件。

④总载体的教学功能从学生进校学习就能够开始发挥,直至学业结束全过程。

⑤兼顾机电一体化技术专业学生的其他潜在就业岗位,总载体设备能够对机电行业领域所应用的主要能力进行相应的训练和实验。

⑥符合总载体设备选型、设计一般原则,适合与课程衔接,便于总载体课程体系设计和总载体课程开发。

2.机电一体化技术专业总载体选择的决策

一般来说,符合总载体要求的设备、装置或者某个技术系统均可作为总载体进行教学活动,总载体选择应有科学和全面的比较过程。

经过了总载体选型、设计前期条件的分析,根据选作总载体的各项条件,学校的资源保障能力以及专业人才培养过程的可行性和可操作性进行的综合分析认为:机电一体化技术专业学就业的主要岗位的核心能力要求有共通性,总体上是一致的,可以一个完整的机电一体化系统作为总载体进行人才培养,以达到共同目的;而机电一体化技术专业人才培养难度较大,基于总载体实用模型自主开发的总载体,能够更好地覆盖人才培养目标;学生主要面向自动生产线,但就业面却很大的实际情况等因素,机电一体化技术专业最终将“汽车装配模拟生产线”选为人才培养的总体,见图5-2。

 

图5-2 汽车装配模拟生产线正面图

(二)总载体初步设计介绍

选定符合上述条件,符合总载体要求,能突出总载体特点,经过合作方式并达成协议,机电一体化技术专业与一家成车制造厂商议,联合设计和开发“汽车装配模拟生产线”,作为机电一体化技术专业总载体方案人才培养的总载体。这样选择的另一个因素是,可弥补该汽车制造企业没有相应培训设备的空白,也为其新员工培训需求提供条件。

1.汽车模拟装配生产线的构成

机电一体化技术专业总载体——“汽车装配模拟生产线”由两部分组成:“汽车装配模拟生产线”和“车模”,它们既是总载体的组成部分,也是总载体系统的要素。从总载体的定义角度看,都是分载体,车模是生产线装配的对象或生产的产品。由于车模相对较小,而分载体“汽车装配模拟生产线”就是总载体的绝大部分,是一个完整的自动生产线。在具体实施过程中,为了使用时方便,因此,分载体“汽车装配模拟生产线”与总载体名称上重合。

(1)汽车装配模拟生产线 为达成学生全面学习、训练的目的,选择并设计“汽车车模”作为生产线生产、装配对象,承担部分课程的能力训练,由学生全部制作而成。它是总载体序列中一个独立的分载体,也是一个能拥有独立功能的产品。汽车装配模拟生产线分载体模拟汽车装配生产几个主要工艺过程,采用机电一体化技术和技术应用单元,加以综合应用,以创新研发新产品模式,研制出来的成套自动生产线,作为人才培养的总载体。其基本组成和外形见图5-2。

图5-2是汽车装配模拟生产线外形的正面投影图(其他投影图未在此表达)。从图中可以看出,车模经过五个工位后,逐工位完成装配直至成台的整个过程就是生产线自动运行完成生产任务的过程。虽然只是一种模拟,但包纳了生产线及机电一体化系统的全部要素,囊括机电一体化技术的主要应用技术。

图5-2中,汽车装配模拟生产线由上线部件、装饰部件、发动机装配部件、车身装配部件、机器人装配工位等组成,每个部件均有独自运行的功能,是汽车装配模拟生产线分载体下一层级分载体。每个分载体部件各有侧重地应用机电一体化技术,形成一个完整的部件,实现各自性能。每个部件又可以分解成再下一级机构的分载体,直至子载体结构。而各个部件或组件有机组合在一起,可实现对汽车模拟装配的产品功能。

汽车装配模拟生产线涵盖了大部分机电一体化应用技术,由一系列子载体组合、叠加而成。每个子载体都是一个机电一体化单元技术的实际应用,与课程体系能够有机结合,形成经过对接融合和课程体系再反作用于总载体的新型课程体系构建框架。

每个组成部分还是一个生产制作阶段性任务,其生产制作过程也就是新型的总载体课程实施的过程。每部件之间有一部分具体工作相同或相近,可以进行关键技术技能的重复训练,也是有意设定的重要计划安排。

(2)车模 车模是一个能够独立行走的,由机械零件组装构成的分载体,是生产线的装配生产对象,见图5-3。图5-3是车模的外形图,按照某型真实汽车的比例缩小而成。很显然,车模没有真正汽车的功能,但能承载总载体方案中某些课程的学习和训练功能,有行走的机构,且独自成台。还可以进行结构的多种改变,提供学生学习某些知识、某些能力训练以及改型设计的便利条件。

车模的零件应尽量设计成典型的机械零件形状,给予典型加工面,通过机械加工或手工加工制成。这就能使机械工艺技术内容承载在车模之中。在加工制作过程中,与机械技术类课程同步进行,完成相应的训练和学习。

重要的是,车模零件从设计开始,就是设计成汽车装配模拟生产线的装配生产对象,即在装配线上完成部分零件的装配。零部件都有改型变化的可能性,改换不同的加工性质,也能改变不同的装配工艺和方法,以整体性地展示出机电一体化技术的覆盖性。

在设计时,还考虑车模整个分载体也可完全由人工装配成台,这是前期课程训练时需要的。

 

图5-3 车模外形图

2.汽车装配模拟生产线的构成系统图

汽车装配模拟生产线和车模共同组成总载体方案的总载体。从系统观念看,在系列化载体中,含有机电一体化技术及其技术应用的对应机构、构成,都是总载体平台上分解出来的若干分载体及其子载体,拟对应各门专业课程的学习、训练。以此出发设计和构建总载体课程体系,见图5-4。

3.关于汽车模拟装配生产线的生产工艺

经过前期的工作,利用机电一体化技术设计、开发的汽车装配模拟生产线,初步设立五个工位(可延长若干工位),采用滑橇式输送方式,均可独立进行对车模的某一道工序的模拟装配和输送工作。基本生产节奏按1台/分设计。车模从底盘组合件开始进入生产线,在生产线上完成多个装配工作,再自动下线。全过程可实现自动控制、自动调速、自动检测、自动显示等自动化功能,以及装配工艺改变或加工装配零件改变的柔性生产,全面体现出自动化生产线的特点与功能。

汽车装配模拟的工艺流程如下:人工将车模底盘零件置于上线部件入口;上线部件自动将车模输送到装饰部件,机械手自动抓取内饰件并放于规定位置,完成自动装入;通过自动输送带,已经完成部分组装的车模进入发动机装配部件,由机械传动装置把发动机推入装配规定位置并定位;经过行车输送车身,由机械手吊装车身到装配位置;在最后工位,设有工业机器人,可以进一步完成车模装配中的连接、转运等工作,见图5-2,也可以作为一种为进一步开发预留的工位。

 

图5-4 模拟汽车自动装配生产系构成示意图

生产线主要由PLC系统进行控制,但也可用其他方法,如单片机等实现单机控制,丰富汽车装配模拟生产线的载体功能。

生产线配有操作控制台、触摸屏显示自动化装置等。

4.汽车装配模拟生产线作为总载体的特点

机电一体化技术专业选用汽车装配模拟生产线为总载体最大的特点是,该系列化的总载体——汽车装配模拟生产线,基本上可以由学生按教学计划加工、制作而成。这在设计之初,就进行了充分的论证和考虑。

汽车装配模拟生产线的部件在工艺顺序上还可以重新组合,可以交换生产线的加工工艺顺序,如轮胎的安装、车身逆向拆卸等,以适应生产品种变化和工艺调整。该自动生产线可根据车型改变实行柔性生产,系统编程通过灵活控制。留给学生自我技术开发空间,便于展开教学。

与其他类型的生产线实验实训设备相比,汽车装配模拟生产线是由学生伴随学业进程,直接参与设计、制作、安装、调试而成的,不是相对简单、瞄准单一用途的商品化的实验实训设备。在生产线设计上,就有学生介入参加,再进一步动手制作生产线上部分零部件,自主组装调试。而该过程基本按照工厂标准管理和运行,对教学具有更强的灵活性和实用性,更能达到仿真效果,可以有效保证训练效果。

(三)汽车模拟装配生产线的教学功能的生发

将“汽车装配模拟生产线”的制造、安装、调试过程,融入机电一体化技术专业学生专业技术学习、应用,能力训练整个学业阶段,由学生完成“生产线”的制作、安装、调试,实施递进式学习和训练,重复训练关键技能,是总载体的基本理念和方法的体现。

1.生产线总载体在人才培养中的具体使用过程

汽车装配模拟生产线作为总载体贯穿学生学业整个过程,伴随学生的学业进程而逐渐成为产品,学生学习训练所经历的主要过程安排如下。

①进行车模、汽车装配模拟生产线上机械零件手工制作、典型零件设计制造、设备单元的机械部分初步装配调试。

②进行汽车装配模拟生产线上简单动作的实现、基本电路组装、各种电动机简单控制,使生产线单一的部件功能得以基本实现。

③随着专业技术的学习训练的逐渐深化,进行传感器选用安装、调试、整定、标定等工作,利用自动检测技术对生产线进行自动检测。

④利用单片机、自动检测、电气控制等技术,对生产线各个部件进行控制。

⑤完成复杂的机电设备电气控制电路组装和调试、PLC控制电机、执行机构的设计和技术应用训练。

⑥生产线气动系统设计及执行机构选型,元器件安装调试,气动系统运行。

⑦以车模为装配生产对象,进行机电设备联机调试,实现生产线产品功能。

⑧生产线和维护、维修训练。

⑨市场化开拓等。

以上主要步骤应根据总载体教学安排和生产制作进度展开,有的步骤内容可以重叠或交叉进行。

2.生产线用于教学、实训的基本方式

汽车装配模拟生产线的总载体主要用于综合性训练,分载体用于部分课程或一门课程的学习、训练,子载体用于一门课程或课程单元的实训。三者融入课程体系之中,共同完成机电一体化技术专业的全部学习、训练以及实验、实训,最后实施机电一体化技术综合应用实践和练习。

(1)总载体——模拟汽车装配生产线

总载体(汽车装配模拟生产线)的教学用途:进行汽车装配模拟生产线的安装、调试、维护、维修和运行的实践和训练,机电一体化技术综合应用能力的最终形成和检验,并对部分零部件进行制作训练,实施实际动手能力重复性训练。

(2)分载体之一——汽车装配模拟生产线中组成部件及分解的组件

完成机电一体化技术中单项技术(大致对应机电一体化系统中子系统)所对应课程的实践、训练,如控制系统、自动检测系统、气动执行机构、电气控制系统、机械传动和机械执行机构运行等的工程情境任务训练学习。

(3)分载体之一——汽车模型

主要进行机械零部件的制作、工程材料、机械制图、机械制造工艺、普通钳工和装配钳工技术等课程或情境的实践、训练。

(4)生产线所属各个子载体

完成机电一体化技术中单元技术所对应的课程或情境单元的实践、训练,包括控制系统、自动检测系统、气动执行机构、电气控制系统、机械传动和机械执行机构中的单元技术、简单工程情境等的训练学习任务。

[本节提示]

1.总载体方案要求经过广泛的市场调查和情报分析,确定专业定位;按照就业导向原则,结合职业院校服务区域经济的特点,通过就业市场分析,明确学生潜在就业主要岗位;进一步明确学生就业的核心岗位,对拟承担岗位工作所需要的专业知识和核心专业技术、操作技能进行归纳和分解,明确学生在学历阶段需要训练和具备的能力。

2.专业定位及专业目标需要经过各种各样的调查研究才能确定。调查工作大致可分成国家政策及经济发展层面调查,社会和企业层面调查,同类院校专业建设和发展层面调查,毕业生层面调查四个层面。