协同设计平台机电一体化论文

制造业彰显着一个国家的综合实力和技术水平，也推动着我国的经济发展。德国于2013年提出了“工业4.0”的概念，希望在工业信息化时代的制造业领域占领先机。在党的十六大报告中，我国第一次提出“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”。在此基础上，十七大报告提出“促进信息化与工业化融合，走新型工业化道路”。今天小编给大家找来了《协同设计平台机电一体化论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

协同设计平台机电一体化论文 篇1：

基于新工科六问构建研究型大学工科实践教学体系

摘  要：实践教学体系在研究型大学人才培养过程中起着非常重要的作用。结合“天大行动”提出的新工科六问，给出新工科理念指导下的实践教学六问，并指出目前工科实践教学体系存在的主要问题;在深度分析新工科人才的共性能力特征及关键素质的基础上，探索性建设了校企协同实践平台、工业级实验平台、科教融合实践平台和自主创新实践平台等四类实践平台，旨在提升新工科建设背景下的人才工程创新能力。

关键词：新工科;实践平台;实践教学体系

一、研究背景

新工科建設是我国高等教育面对新一轮科技革命和经济发展新态势做出的主动应对，也是我国为推动科技、产业变革所做出的积极承诺[1-3]。从2017年4月8日，教育部在天津大学召开新工科建设研讨会，即“天大行动”，提出著名的新工科六问[4]，到如今新工科已经发展为“卓越工程师教育培养计划”2.0的核心内容和主要抓手，新工科在高等教育改革实践层面的探索和发展取得了一定的成效。新工科建设明确指出，实践能力是新工科人才必须具备的基本能力之一。实践教学体系对于研究型大学人才培养来说，意义重大[5-7]。结合“天大行动”新工科六问，我们思考新工科背景下的实践教学体系建设，得出新工科理念指导下实践教学六问，如图1所示。近年来，我们尝试按照其中“几问”做了探索性工作，重在构建有效提升人才创新能力的实践教学体系，以符合以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济发展需求。

二、实践教学中普遍存在的问题

新产业革命发展与深化对机械类精英人才培养提出了新的要求，工程创新能力是机械类精英人才的核心素质，如何培养人才的工程创新能力成为近年来工科高校教学改革的主旋律。然而现有实验内容与行业企业实际和新经济发展脱节，未能将复杂工程案例、前沿科学技术有机融入实验教学体系，重理论，轻实践，尤其是创新训练严重不足，难以满足“中国制造2025”“互联网+”“人工智能”等国家级战略对机械类人才知识体系的要求。

（一）实践平台的建设由课程决定，偏离产业需求

现代科技快速发展，如大数据、云计算、物联网应用、人工智能、虚拟现实、基因工程、核技术等新技术和智能制造、集成电路、空天海洋、生物医药、新材料等新产业相关的新兴工科专业和特色专业集群被大力发展，在工科类教学体系中的比重逐渐增大。在此情况下，本科实践教学往往呈现出“变量小”“滞后强”的特点。传统的实践平台建设往往取决于课程设置，即有什么样的课，就设置什么样的实践平台，而目前大部分的工科课程体系设置都过于陈旧，远远偏离了产业需求。只有问产业需求建立实践平台，才能配合更新改造传统工科专业，服务于新工科专业建设。

（二）实践内容由实践平台决定，跟不上技术发展现状

工科专业往往根据已有的实践平台设置实践内容。而当今技术飞速发展，与理论课程相对应的工科实践平台的设计、生产、运行周期较长，无法与时俱进，平台陈旧则实践内容陈旧，很难跟上科学技术发展现状。将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入实践教学过程，即问技术发展改革实践教学内容，更新实践教学内容及实践知识体系。

（三）实践方法由实践内容决定，不考虑学生理解与掌握程度

由于目前大部分工科专业的实践内容都偏于对理论教学的支撑，多为验证性实验，而面对全新的知识体系和能力培养要求，以验证为主要目标的传统实践教学环节难以胜任新兴专业的需求。实践环节的本意是配合理论教学，结果验证性实验枯燥无味，对学生理解理论知识点帮助不大，很难令学生对实践内容深度掌握。因此，针对上述问题，应积极推进信息技术与实践教学的深度融合，充分利用诸如虚拟仿真等技术创新工程实践教学方式方法，将以学生为中心的理念贯穿到实践教学方法改革过程中。

（四）实践系统管理机制陈旧，学校推进但不跟进

尽管目前各高校都积极推荐国家级教学实验示范中心和虚拟仿真中心的建设，但重点都放在了中心的硬件建设上，相比而言，实践系统的管理机制建设却较为缓慢，学校层面尽管制定了相关政策，但执行不畅，导致实践管理系统陈旧，招聘机制、考核机制、晋级机制等多年未变，难以调动实践系列教师的工作积极性和创新性。因此，学校层面要积极跟进管理机制改革，同时实验中心也要主动作为，发挥中心职能作用，积极开展机制改革探索工作。

（五）实践体系自娱自乐，产学合作协同育人形式化

多年来，实践教学体系的建设都仅限于校内，不走出去，也不请进来，自娱自乐。近几年，产学合作协同育人的思想被引入人才培养模式，作为产学合作协同育人的最佳载体，实践教学体系应在此方面进行深度思考，拿出可行方案。首先，将实践环节的地点设置到校外，不应仅限于实习实践环节，对于理论课程的实验环节也应该走出去;其次，应充分利用教师的科研优势和企业的产业优势，依托师资力量和已有的实验教学中心，由行业领军企业冠名，在高校内建设工业级实验实践平台。最后，该平台除硬件建设上与企业内工况保持一致外，还应该聘请企业工程技术人员以线上或线下的方式走入实践课堂，构建有实际内涵的校企协同育人模式。

（六）实践体系难以契合国际标准

目前，很多课程的建设过程已经能做到对标国际，包括教材选用、课程内容、教学方法、考核方式，甚至师资。但实践体系一直以来都难以契合国际标准，实践平台、实践内容、实践方法以及实践管理体系等都很难跟进国际上高等教育的最新发展动态。实践教学体系也应同步理论课程体系建设，着眼国际前沿，以面向未来和新工科建设为追求目标，努力构建具有一定国际化水平的实践教学体系质量新标准。而依托虚拟仿真等信息化技术，实践教学可实现向全球高校开放，一方面通过与国际同行交流加强实验实践平台与内容的国际化建设水平，另一方面推动教育资源全球共享化，提高人才培养质量上的引领、示范、辐射作用。

三、面向新工科的实践教学体系

从2017年2月的“复旦共识”[8]开始，至2017年4月的“天大行动”，到2017年6月的“北京指南”[9]，伴随着一系列的指导及建设性政策发布，新工科建设有雨后破竹般在各高校相继展开。作为工科优势高校，大连理工大学也同期推进了新工科建设工作，尤其是机械工程学院，更是以“机械工程国家级实验教学示范中心”和“工程训练国家级实验教学示范中心”为建设载体，历经三年多的时间，在实践体系建设方面，做了部分探索性的工作。

（一）面向新工科的工程新素质

通过深入分析适应社会和行业发展、面向未来的新工科人才培养需求现状发现，新工科人才要具有三种共性能力特征，即以端正的世界观、人生观、价值观以及科技伦理观为代表的人文素养，以拥有扎实的专业基础知识和宽泛的交叉技术领域为主的知识与技术能力，以无限的创新潜质、终生具有的科研興趣与好奇心为代表的创新精神。基于新工科人才的上述三个共性能力特征可知新工科人才应具备的关键素质，主要包括：社会素质（历史使命、责任担当）、专业素质（专业知识、工程实践）、创新素质（工程研究、求知探索）等。

（二）新工科实践平台建设

大连理工大学机械工程学院在深度分析新工科人才的共性能力特征及关键素质的基础上，按培养新工科人才关键素质的类型，空间上校内外协同，时间上贯穿本科四年，探索性建设了四类实验实践平台。

1. 校企协同实践平台

探索企业参与开发和建设的专业实践平台的可行途径，打造一批智能制造、绿色制造、“互联网+制造”等领域由校企联合开发的教学资源，针对新工科专业的多学科交叉融合的特征和对新工科专业工程人才在知识、能力素质上的新要求，推动教学实验环节的再造和升级。充分依托校内国家级教学科研平台，并与国际知名企业联合建立实践教学基地，从而实现学生实践能力的多层次逐步提升，多学科融会贯通，使学生不仅具有实践能力，更具有大工程观念。该平台主要建设了以下内容：

（1）面向理论课程的企业实践平台。针对理论课程教学，以实际工程问题为切入点，建设围绕理论课程的企业实践平台，把理论内容移至企业现场，由校内教师和企业工程师联手为学生打造走进企业的理论课程。该平台的建设将被动式知识灌输模式改变为以课程创新任务为主的引导模式，将以理论讲解为主的课堂教学方式改变为以实践应用为目的从课堂到企业的实践教学方式，使得学生对理论知识的理解事半功倍。

（2）集中授课与分散指导相结合校企双导师毕业设计模式。实施贯穿选题、指导、答辩全过程的校企协同毕业设计管理与指导模式。在选题阶段，校内导师与企业专家联合提出具有企业实际背景，即来自于真实世界的毕设题目。在毕设进行过程中，聘请企业专家针对常用的现代工程软件进行集中培训，并在随后的使用过程中给予分散指导。最后，由专家对常用科技文献撰写软件再次进行集中培训，并参与最终毕设答辩环节。这种集中-分散-集中的毕业设计模式综合锻炼与提升了学生的创新和实践能力。

（3）以解决实习企业现场工程问题为导向的生产实习模式。提出以促进学生知识运用为目的、以解决企业现场工程问题为导向的生产实习模式。实习前校企指导教师之间充分沟通，提炼工程一线实际问题。通过企业现场授课使学生了解企业的组织结构、工艺流程、生产水平、工艺原理等基本背景知识，并分组提出问题供学生思考。实习过程中，企业导师参与实习准备、指导、讨论、答辩全过程。这种校企深入合作的生产实习模式能有效提高学生的实践和创新能力，激发学生实践学习的积极性和主动性。

2. 工业级实验平台

为培养社会素质和专业素质，聘用企业工程师参与平台建设规划，在校内实现对工业现场的真实复现和工程训练的立体化全方位教学，在工程实践中强化学生对专业知识的理解。学生在实践中可针对这些具有工程背景的技术问题提出自己的解决思路，并进行实践验证，一方面培养学生解决实际问题的能力，另一方面通过与企业实际解决方案的对比，分析各自方案的优缺点获得进一步提升。该平台主要建设了以下内容：

（1）以力士乐DS4液压系统为代表的装备设计与

控制类实验平台。以工程实践典型案例为依托，抽取出适用于理论教学的内容，从工程角度出发，教师提出技术要求，并指导学生设计实验步骤。按照工业标准建设实验室，搭建工业级实验平台，学生根据自行设计的实验步骤论证可行性后在工业级实验平台上独立完成实验，以此引导学生的学习主观能动性，激发学生自身的创造性和实践动手能力。这种选取工程真实案例作为实验教学内容的装备设计与控制类工业级实验平台，能有效实现对学生的工业级训练，提升学生的工程意识和专业素养。该平台还将虚拟仿真与工程实验深度融合，以企业实际工程项目为牵引，以学以致用为目标驱动，将虚拟仿真技术引入液压教学环节，用线下工程实验来验证线上虚拟仿真结果，有效解决了无法高效利用先进实验设备开展创新性实验的问题，提高了学生的创新能力和动手实践能力。该平台为国内首次将线上虚拟仿真技术与线下工程实用平台融合为一体，可实现远近程交互式专业知识学习的实验教学成果。

（2）以全开放制造岛式FMS为代表的先进制造实

验平台。以企业为依托，建设了能体现现代重大装备制造企业现状的“全开放制造岛式FMS实践教学系统”，该系统是目前国内首个基于先进实验教学理念而建立的大型工业级的柔性制造系统，为学生提供了一个具有开放性、创新性和可参与性的实验平台，培养学生“工业4.0”的智能制造理念，丰富了实践教学内容，强化了基本技能，增加了实践动手训练机会，最终达到提升学生的综合实践能力和创新能力的目的。

（3）以虚拟焊接和交互式学习系统为代表的虚实结合工程训练平台。在工程训练的焊接环节引入虚拟仿真技术，将焊接操作过程虚拟化、仿真化，学生可以通过虚拟焊接设备调节电流/电压参数、焊接距离、焊条角度等，模拟出真实焊接的效果。基于增强现实AR技术的实训教学系统将传统意义上的二维图转变为可识别的三维模型，即将加工图纸与加工实体直接对接起来，学生可通过手机端应用程序APP，对相关图纸进行扫描和手指操控，在屏幕上查看加工零件的三维图、加工工艺流程图和设备操作安全须知。

3. 科教融合实践平台

为培养创新素质，将学科内若干优秀科研成果转化为创新的实验内容和创新型实验装置，促进学生了解和掌握机械制造领域的前沿技术，建设了科教融合实践平台。该平台主要建设了以下内容：

（1）以开放式机械工程测试、机械振动测试、起重机械高速动态应力测试等系统为代表的机械测试类平台。以学科优势促进实践教学改革，构建了独具特色的基于科研成果转化的实验项目及其平台，自主研发了“面向重大装备关键部件重载作用下的应力应变测试实验装置”“机械振动测试试验台”“起重机械高速动态应力测试系统”等科教融合的实验平台，内容先进，训练综合，有利于本科生了解和掌握机械制造领域前沿技术。

（2）以装配紧固技术实验系统为代表的机械设计类平台。该平台主要包括紧固件几何参数及形貌检测、紧固件摩擦系数及轴向力检测、紧固件防松脱特性检测、紧固装配工艺试验、紧固系统动力学等部分，采用理论为基础、试验为支撑、任务为导向的实验教学模式，以提升学生的测试、分析和设计能力。

4. 自主创新实践平台

为培养创新素质，提供固定场地和实验设备，形成学生自主创新实践平台。面向国内外科创竞赛，建立团队式管理模式，以机械创新设计大赛、起重设计大赛等国赛为牵引，强化对学生工程创新能力的培养。该平台主要建设了以下内容：

（1）以工业机器人和机电一体化实现为主的控制实验系统。“智能制造”是《中国制造2025》明确的主攻方向和突破口，工业机器人是智能制造中实现柔性自动化的基础设施。针对部分理论课程及综合性实验项目，搭建了机器人作业、恒力维持及视觉跟随系统及其配套模块。除理论课程及综合性实验外，该类控制实验系统也为创新创业及毕业设计提供平台支撑。

（2）以服务学生自主创新、面向科技竞赛为主的机械创新平台。学生竞赛是检验本科人才培养的有效手段之一，通过竞赛，学生能将理论所学与实践应用紧密结合，以竞赛和获奖为目的，培养和提升学生的创新能力。将创新大赛与大学生创新项目结合，搭建以服务学生自主创新和面向科技竞赛为主的机械创新平台，探索出一种创新人才培养的新模式，对培养学生在重大装备的创新设计能力与实践动手能力方面具有十分重要的意义。

四、结束语

结合新工科六问，提出了实践教学六问，旨在建设培养人才工程创新能力的实践教学体系。经过一年的探索与实践，大连理工大学机械工程学院尝试着回答了六问之一二，建设了四类实践教学平台，包括校企协同实践平台、工业级实验平台、科教融合实践平台和自主创新实践平台，致力于人才工程创新能力的提升。在前期建设基础之上，我们将会秉承新工科理念，继续建设符合高等教育发展趋势的实践教学体系，为新工科建设提供支撑。

参考文献：

[1]顾佩华.新工科建设发展与深化的思考[J].中国大学教学，2019（9）：10-14.

[2]刘坤，陈通.新工科教育治理刍议[J].中国大学教学，2020（1）：37-41+64.

[3]李君，陈万明，董莉.“新工科”建设背景下人工智能领域研究生培养路径研究[J].学位与研究生教育，2021（2）：29-35.

[4]“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[5]刘媛.大学生创新实践教育多层次培养方法的研究[J].高教探索，2016（S1）：177-178.

[6]鄭家茂，熊宏齐.围绕研究型大学人才培养，建设开放创新的实践教学体系[J].高等工程教育研究，2008（3）：94-97+116.

[7]常维亚，邢鹏，赵莉.探索建立研究型大学本科实践教学模式[J].中国高等教育，2004（9）：24-25.

[8]“新工科”建设复旦共识[EB/OL].https：//baike.baidu.com/item/%E2%80%9C%E6%96%B0%E5%B7%A5%E7%A7%91%E2%80%9D%E5%BB%BA%E8%AE%BE%E5%A4%8D%E6%97%A6%E5%85%B1%E8%AF%86/20612927？fr=Aladdin.

[9]新工科建设指南（“北京指南”）[EB/OL].http：//education.news.cn/2017-06/13/c_129631611.htm.

作者：韦磊 张宏 杨睿 王殿龙 孙晶

协同设计平台机电一体化论文 篇2：

基于EPLAN软件平台的控制柜设计和生产流程优化研究

制造业彰显着一个国家的综合实力和技术水平，也推动着我国的经济发展。德国于2013年提出了“工业4.0”的概念，希望在工业信息化时代的制造业领域占领先机。在党的十六大报告中，我国第一次提出“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”。在此基础上，十七大报告提出“促进信息化与工业化融合，走新型工业化道路”。在国务院印发的《中国制造2025》中部署了全面推进实施制造强国战略。根据规划，通过“三步走”实现制造强国的战略目标，其中第一步，即到2025年迈入制造强国行列。“智能制造”被定位为中国制造的主攻方向。对于中国的制造业厂商，从传统的生产方式向信息化、智能化和服务化的生产方式转型势在必行。

拥有30多年历史的EPLAN公司，始终致力于为制造企业提供高效的軟件平台，在企业发展过程中，积累了诸多人才和行业经验。EPLAN软件平台自动化的应用可以覆盖从概念设计、基础设计、详细设计和生产制造直至产品维护的整个产品生命周期。它立足于数字化设计、采用机电一体化的协同设计和生产模式，帮助传统制造企业持续优化生产流程，推动企业向智能制造的方向发展。

一、传统控制柜设计和生产流程

1、传统的控制柜设计流程

控制柜的设计到生产流程如图1所示。在控制柜的生产初始阶段，工程师需要在了解技术协议以后确定项目的整体框架，并完成关键设备选型，此阶段可称作基础设计。在此基础上，通过反复和客户沟通确认，完成产品的详细设计。详细设计的内容包括原理图设计、柜体空间布局设计和用于后续采购的技术说明性文档以及生产所需的各类图表创建等。

因此工程师必须先完成原理图设计。在设计完成以后，再基于生产、采购和维护的需求，完成各种报表和生产加工文档的创建。

目前国内大部分企业依然采用CAD图形化的设计方式。这种设计方法需要同时设计原理图和相关的生产文档。工程项目中有很多重复的信息和数据，但是这种设计工具却难以重复利用，人工反复设计在所难免。采用这种设计方式的企业，往往面临着以下挑战：

（1）公司内部员工之间图纸拷贝绘制，没有以国际标准为依据，设计风格取决于工程师个人习惯;随着国内外客户对产品的需求提高，这种产品设计方式容易被质疑。

（2）各类采购、生产文档需要人工设计，人工统计和重新绘制的错误无法避免，导致产品设计的故障率高，质量受到影响;重复的工作带来巨大的时间浪费。

（3）项目设计过程中，如果客户需求变更，则需要人工对原理图和相关文档各个环节全部修改，消耗大量的项目维护工时。

2、传统的控制柜生产流程

传统的控制柜生产流程如图2所示。在机柜的整个生产过程中，安装工人需要根据工程师在电气和机械方面的生产文档，完成机柜的钻孔、导轨线槽安装、设备装配和导线接线等工作。由于安装工人的水平、公司生产历史传承及公司生产条件等不同，各个公司生产流程可能也存在差异，会导致产品的品质各不相同。图2中介绍了一种比较典型的控制柜生产流程，对流程中的各个步骤，标注此流程需要的相关生产文档。

根据图2的流程图，整个控制柜的生产流程大致如下：

（1）新到的机柜接受检验。对设备清单、加工质量以及机柜尺寸大小等内容检验，检查是否满足需求。

（2）安装板钻孔。为了安装线槽、导轨以及一些直接安装于安装板、柜体或柜门的设备，需要根据图纸钻孔。可以通过人工或者机械自动加工的方式为安装板钻孔，目前大部分企业采用人工的方式，因此需要设计人员提供钻孔图纸。

（3）准备安装材料。即根据安装需求领料，然后安装。正常情况下，应该为每一台机柜单独领取机柜需要的导轨线槽和设备。因此，工程师需要设计各个机柜的材料表。

（4）安装线槽和导轨。根据布局图，由人工安装线槽和导轨，完成柜体门、安装板等的整体框架布局。

（5）完成设备装配。根据设计人员提供的图纸完成机柜的整体布局。有的时候为了更清晰地展示机柜的布局情况，还需要提供端子排列图和PLC机架布局图，方便安装工人了解细节，防止出错。

（6）完成导线制备。为了制备导线，安装工人需要了解从一个设备到另外一个设备导线的长度、走线路径、导线接头信息以及导线的标签信息等。如果有特殊需求，如高低压导线隔离走线，则需要额外花费较多的时间来考虑导线的走向。

（7）安装检验。当所有设备安装完成以后，检验设备装配、安装走线是否合理，设计是否满足需求等。

由于工期的需要，传统的图形化设计模式无法完成所有的生产文档，许多公司仅仅提供部分的生产文档，甚至部分公司仅提供原理图用于车间安装。因此，安装工人需要丰富的经验来保证机柜安装的准礆性。

目前控制柜的设计和生产方式存在如下的问题：

（1）由于文档设计耗时严重，为了推进设计进程，将设计的部分工作转移到安装工人手中。因此安装工人的经验要求较高，对于新员工，则需要经过较长时间的培训才能上岗。

（2）目前企业的设计和生产仍然以手工加工为主，因此无法避免耗时多、进度慢及故障频发等问题。随着我国制造水平提高和人力成本不断增加，高人工工时以及低质量生产将受到挑战。

（3）手工钻孔与导线制备耗时尤为严重，且精度无法保证，常常造成材料的浪费。

（4）由于文档欠缺，客户对产品的维护困难，客户满意度不高及维护成本提高。

因此，在时间、成本和质量等各个方面，采用传统的设计生产方式对企业的长期发展都存在诸多的挑战。企业应当寻求更加有效的控制柜设计和生产的途径。

二、EPLAN的控制柜设计生产思路

1、基于ESIA方法优化流程

企业的最终目的是为了提升顾客在价值链上的价值分配。重新设计新的流程以替代原有流程的根本目的，就是以一种新的结构方式为顾客提供这种价值的增加。其价值增加的程度反映到具体的流程设计上，就是尽一切可能减少流程中非增值活动调整流程中的核心增值活动。

ESIA法是减少流程中非增值活动以及调整流程的核心增值活动的实用原则。消除（Eliminate）、简化（Simplify）、整合（Integrate）和自动化（Automate）四个步骤，简称ESIA法。

E（Eliminate）：主要指对企业现有流程内的非增值活动予以清除。

S（Simplify）：在尽可能清除了非必要的非增值环节后，对剩下的活动仍需进一步简化。一般来说可从表格、程序、沟通和物流等方面进行考虑。

I（Integrate）：对分解的流程进行整合，以使流阂顷畅、连贯，更好地满足顾客需求。

A（Automate）：对于流程的自动化，从而提高整个流程的效率。

2、EPLAN软件平台的流程优化思路

智能制造建立于数字化设计的信息基础之上。EPLAN软件平台是一个数字化的设计平台，它能支持制造企业建立数字化设计、自动化生产的新流程，如图3所示。EPLAN+RITTAL以“硬件+软件+服务”的先进价值链，为客户带来更多收益。通过与成图自动化系统的无缝对接，全面覆盖客户从需求、订单、生产、物流和服务的整体环节，保障智能制造的高效性和可实现性。

为了完成控制柜的设计和生产，EPLAN软件平台建立了数字化数据中心。控制柜生产所需所有商业、电气设计、机械设计和文档等信息都存储于此数据中心。由于设计信息的数字化，因此软件平台可以识别所有的设计相关信息。数字化的设计和生产方式为流程优化提供了更大的可能性。

针对当前的控制柜设计和生产流程，EPLAN经过多年的分析和验证，提出了其高效率、高质量和低成本的解决方案。依据ESIA的流程优化分析方法，EPLAN的解决方案可以从下面几个方面阐述：

E（Eliminate）：消除不必要的步驟，通过软件平台从自动提取原理图和3D布局中的设计信息，所有的采购文档、生产文档的设计将不再需要人为重复设计，直接自动生成即可;如果推进至自动化图纸生成，将极大化消除设计的繁复工作，提高设计效率和质量。

S（Simplify）：消除整个流程环节的沟通成本，简化产品设计。EPLAN公司建立了标准化咨询内容，标准化可以涵盖从预规划到生产制造全流程的相关设计文档;并且，通过电气设计和机械3D仿真设计无缝的数据集成，有效的简化了机电一体化协同设计方式。

I（Integrate）：EPLAN的软件平台通过与EPR、PDM集成来推进企业的信息系统建设并向智能制造方向发展、通过与PLC的各软件平台集成，简化原理图设计与逻辑设计中的重复环节;通过与各个自动加工机械平台的集成，帮助企业实现万物互联，推动企业建立自动化生产流水线。

A（Automate）：EPLAN为了减少人力成本，提高自动生产，在控制柜生产各个方面推进自动化。通过标准化咨询、建立企业图纸的模块化与结构化模型，推动企业原理图自动化生成;通过建立配置式的自动化报表系统，可以保证生产文档的一键自动化生成;通过与自动加工机械的无缝集成，保证整个生产流程的自动化机械加工。

EPLAN的流程优化方案如表1所列。

3、控制柜设计流程优化

EPLAN的控制柜的设计依据EPLAN Electric P8完成原理图设计，通过EPLAN Pro Panel完成3D仿真模型设计。EPLAN Electric P8软件设计基于EPLAN数字化平台，支持各个国际绘图标准，如IEC、NFPA、GOST和GB等标准。软件内置高效的原理图绘制工具，如自动接线、端子自动并线、元器件自动编号、设备间自动关联参考和自动连接编号等，帮助工程师快速完成图纸设计。通过项目翻译、版本管理、项目检查及协议转换等各类实用功能，满足在国内外各个企业在电气原理图设计方面的应用。通过项目设计的标准化、结构化和模块化设计，推动企业实现标准化、自动化原理图生成。

EPLAN绘制的原理图示例如图4所示。

仅有图纸并无法描述控制柜制造的所有信息。因此，基于机电一体化的设计理念，通过平台化无缝的数据协同设计，EPLAN软件平台通过EPLAN Pro Panel完成3D模型仿真设计。EPLAN Pro Panel以3D数字化设计为核心，为企业建立控制柜数字化样机做好了准备。另外，EPLAN Pro Panel符合工业4.0之中“智能物联”的概念，可以与智能裁线设备、自动开孔设备和自动端子排装配设备等进行数据无缝传输，帮助客户打造设计、制造一体化。EPLANPro Panel设计的数字化样机示例如图5所示。通过EPLAN Electric P8和EPLAN Pro Panel的结合，保证了在设计阶段即可将控制柜采购和生产的所有信息通过数字化的方式设计并输出。因此，仅仅通过图纸设计和3D仿真布局布线设计，即可自动生成所有设计、采购和生产所有的文档。

因此，通过快速设计及文档自动生成的方式，即可最大化的提高控制柜的设计效率，并最大化的的降低文档的设计的出错率，节省设计时间。

EPLAN软件平台2.8版本支持48种报表，可以提供给采购、生产和最终用户。所有的报表支持个性化定制，根据企业的特殊需要调整。针对机械布局提供模型视图和钻孔视图来支持自动化生产文档输出。EPLAN软件平台支持与Microsoft Excel软件之间数据交互，可以根据企业需求输出复杂格式的表格。报表的文档输出和Excel文档输出支持配置式输出方式，当完成配置以后，所有的生产文档可以一键导出。通过与Microsoft Excel的集成，将所有的标签数据直接发送到各类标签打印机，无需人工反复输入。下面仅根据控制柜生产需要展示实际应用中常见的报表品类，如表2所列。因此，基于的设计模式将由于流程优化以后变得大大简化，如图6所示。

通过流程优化，需要人工参与的工作将大大减少。通过有效的配置以后可以实现原理图的自动生成，从而降低原理图设计的大部分手工工作。完成原理图生成以后，由于EPLANElectric P8与EPLAN Pro Panel无缝的集成，通过简单的拖放即可完成3D安装布局。通过自动化报表生成工具即可生成所有的文档用于其他的流程节点，如采购、生产加工等。

4、控制柜生产自动化

如果采用传统的手工方式生产控制柜，则可以通过EPLAN的报表系统自动生成加工文档指导生产。但是，随着我国制造水平的提高、客户对生产加工水平的需求提升以及对缩短制造周期的需求，采用机械化自动生产的方式将愈发受到重视。

传统的控制柜生产装配流程几乎都是由人工操作下完成，生产流程图如图7所示。

传统机柜生产面临的挑战如下：

（1）人工及成本高、出错率高，产品质量差，用户后期满意度下降。

（2）手工钻孔一次成型困难，常常导致返工，甚至浪费安装原材料，拖延工期。

（3）导线制备无法准确估算导线长度，精度低，消耗大量人力成本，制备的导线质量无法保证。

（4）人工读图需要经验积累，新员工无法立刻上手，培训消耗工时和成本。

因此，EPLAN软件平台通过IT系统、先进制造机械和EPR/PDM系统的集成，提高整个流程的自动化生产水平，将人工参与降至最低。優化以后的加工流程，如图8所示。

本次自动化生产流程需要在信息化系统的支持下完成。在自动化生产部分，生产文档的打印和物料的出库将直接在企业的管理平台中自动完成。这些数据可以直接输入到自动化生产机械之中完成自动钻孔和导线制备。最终，所有自动化完成的生产资料将交由安装工人安装，但是，这种安装可以在图形化的指导下完成，大大降低了安装难度。

优化以后的控制柜生产流程主要包括两个部分：

（1）对于自动化机械或者IT系统可以完成的部分，则实施自动化数据传输和机械加工。EPLAN Pro Panel设计的所有制造数据可以无缝传输到成图的自动化加工设备之中。当然，EPLAN也可以输出其它文件格式，以便用于其它各类其他品牌的自动加工机械。

（2）对于比较复杂人的工接线部分，自动化机械完成成本较高或者目前条件还不具备，则可以通过现代化设备图形化辅助完成。先建立生产模型，再将需要安装的信息导入到智能设备（如笔记本电脑、平板电脑以及智能手机）中，图形交互式的指导工人安装设备，这也是企业无纸化生产的有效途径之一。

EPLAN的图形交互式设备通过图形化的方式，操作简单形象、指导安装工人接线。帮助即使零基础的新入职工人也可以快速的接线。软件配备有交互式指导、数据统计与同步及筛选器等多种功能，满足实际工程实施的需要。Smart Wiring中的数据和EPLAN Pro Panel中的设计数据——对应，如图9所示。

通过生产流程的优化，可以尽可能减少人工的手工工作，从而降低人工安装无法避免的各种差错，降低人力成本和缩短产品周期。并且，由于数字化模型的建立，整个生产流程中的钻孔、导线制备的精度迅速提高，节省加工工时以及加工的原材料。即便采用手工接线，由于图形化交互式的协助，一个新招的技术工人也可以快速上手，因为难度降低了，生产的质量和效率能够得到很好保障。

三、总结

通过对传统的生产流程中存在的痛点和可优化点的分析，本文介绍了采用EPLAN公司的软件平台推进流程优化，从而提高控制柜的设计、生产效率和产品质量，减少设计和生产时间的方案。

基于EPLAN软件平台，通过删除、简化的方式来优化产品流程;通过集成、自动化的方式来增强流程，可以优化控制柜设计和生产流程;通过数字化的设计和生产方式，来推进企业建立信息化生产、推动企业向智能制造的方式转变，实现从传统生产制造方式到智能化、信息化生产制造方式的发展。

作者：覃政 李元庆

协同设计平台机电一体化论文 篇3：

基于双师工作室多专业协同培养复合型技能人才的研究与实践

［摘           要］  面对珠三角轨道交通和智能装备高端制造业区域经济社会发展急需具有高职业素养和精湛技能复合人才现状，针对人才培养中存在的教学问题，提出了通过职教云搭建多专业学生自主学习空间，校企共建双师工作室协同育人实践平台，构建基于多专业师生项目团队，以机电产品售后服务、职业技能竞赛、企业产品研发、创新创业项目为团队工作任务。基于双师工作室多专业协同培养复合型技能人才的研究与实践，取得系列成果和广州市教学成果奖。

［关    键   词］  双师工作室；协同培养；复合技能型；创新创业

［

一、前言

为贯彻落实《中国制造2025》和《广州制造2025战略规划》，广州市先进制造业发展及布局第十三个五年规划（2016—2020年）提出以高端化、智能化、绿色化、服务化为主攻方向，推动制造业向产业链高端发展，行业产业急需升级。针对当前我国职业教育实践的现状，将行业新的人才需求融入职业教育发展中，培养出“智能制造”的复合技能型人才，为国家整体制造产业升级起到推动作用，也为社会经济的发展起到促进作用，实现“智能制造”创新创业改革。当下我们需要培养的人才是具备多方面技能的人，以单一技能为主，其他技能为辅，能解决专业中尖端的问题。如果技能单一就无法从多方面去思考问题，解决问题的方式也就无法突破常规，往往循规蹈矩。“工作室制”人才培养模式是近几年我国高等职业教育领域人才培养模式改革与探索的新热点。广州铁路职业技术学院早在2013年前就把“双师”工作室作为教学平台、科研平台、技术服务平台以及技能竞赛培育平台的具体实践。因此，针对复合型技能人才的培养问题，基于双师工作室多专业协同培养复合型技能人才研究与实践成为当下职业教育研究的重点。

二、复合型技能人才的特点

复合型高技能人才不仅体现在知识的复合上，更重要的是体现在素质能力的复合上。复合型高技能人才是指具有合理的知識结构，具有敏锐的洞察力和创新意识，具有较强的实际操作与动手能力，具有高尚的情操和优良的品质。简而言之，复合型高技能人才应是在知识结构、能力水平、精神品格上都处于较高层次的、具备良好综合素质的新型人才。综合素质的培养渗透在基础知识、专业知识、拓展知识学习和顶岗位实习等各个环节，是一个复杂而艰巨的过程。

传统的手工制造现已被智能制造取代，当今社会已是信息化社会，信息化技术已是每个年轻人必须要学习的。现在发展智能制造业的过程当中，有制造经验的人员没有信息化技术，有信息化技术的年轻人缺少制造加工的经验。而要成就当今智能制造，这两者是不可互缺的基本条件。

三、当前高职教育培养复合型人才存在难点

当前的高职教育以单一的专业培养为主，各专业之间在人才培养过程中协同性不够，学生在面向复合人才发展中面临着知识学习及实践技能训练的制约，这些问题制约着复合技能型人才的培养。针对职业教育复合型创新性技能人才的培养，为适应社会发展与经济利益的需求，当前高职教育在复合型技能人才培养方面存在以下难题：（1）行业企业参与学校专业协同育人积极性不够，企业参加校企合作主体和建设客体的动力不足，校企合作比较松散；（2）高职教育存在理论多，实际教学效果差，实践教学体系设计对复合型技能人才能力培养支撑度不够的问题；（3）高职教育一线教师自身素质不能兼顾常规教学，培养复合型学生素质和技能的问题。

四、依托职教云，构建复合型学生自主学习环境

职教云平台是国家“职业教育专业教学资源库”项目建设成果，由高等教育出版社建设和运营，3000多家行业企业参与了国家级资源库的建设，这个职业教育数字教学资源共享和在线教学服务平台整合了国家项目成果和自有资源，支持混合式学习、翻转课堂等教学创新实践，能构建专属在线课程，允许在课程之前、期间和之后进行混合式深度交叉融合。利用职教云平台已有的国家级课程资源，搭建机械制造与自动化、应用电子技术、机电一体化专业方向模块课程，可以设置各专业方向课程的学分互换，学生利用手机在业余时间可以在线学习各方向专业教学视频。学生不管在学校还是在企业都能上网进行学习或者提出疑问，教师可以在线讲解及解答。激励企业工程师开发拓展课程资源，逐步把企业文化带入课堂中来，把企业的经验与遇到的问题创设到教学情境中进行教学，实现课中就可以解决问题，在问题中学习知识，掌握经验。并把校园的文化与企业的内涵相结合，把学校的环境模拟成实际工作环境。学生学习不只局限于教室，学生了解了专业的互通性、专业方向性，接触到不同的人，增强了学习兴趣，提升了自主学习的能力。

五、校企合作构建专业协同实践育人平台

校企合作对高素质应用人才、创新性复合人才的培养是最

切实、最直接的方法。学校教育固然重要，但企业的深度介入同样必不可少。通过企业的实践教育，学生将自己已经掌握的专业技术理论知识在具体情境中加以运用，使得理论与实践相结合，不断丰富理论知识，同时提升学生的自主思维能力。为解决人才培养规格和质量与高端装备制造业对复合技能人才的要求存在差距的问题，依托我院牵头成立的广州工业交通职教集团，共建“周玉海+陈伟俊”等一批装备制造双师工作室。在此基础上，先后立项“智能制造应用型人才协同育人平台”“先进制造人才培养

协同育人平台”“智能制造与智能检测协同育人基地”，全面覆盖我院装备制造类专业，逐步形成双元共建、双师冠名、双重保障的工作室长效运行机制，校企搭建多专业协同培养复合技能型人才平台。

（一）校企共建专业协同育人实践平台组成

面对智能装备高端制造业区域经济社会发展急需具有高职业素养和复合精湛技能人才的现状，针对高职复合型人才培养过程中竞技水平低、培养难度大的问题，借鉴德国工作室的“双轨教学制”，创新高校专业实训室管理体制。（1）以专业实训室为依托，与行业优势企业合建学校名师与企业技能大师冠名的双师工作室，构建基于多专业协同下双师工作室育人平台；（2）在双师工作室平台上，通过制造类专业教师和学生协同，形成以工作室为育人平台的学生实践教学、技能竞赛、创新创业等方面一流技术技能人才培养以赛促学新模式。协同育人平台由机械制造与自动化、应用电子技术等多个专业双师工作室、多个省级校外大学生实践基地，以及多个专业教师指导学生组织形成的电子协会、机械协会、工业机器协会而成。对接广州产业发展高端化、智能化、绿色化方向，由我院机械制造及自动化、应用电子技术等多个专业分别与东莞信腾机器人科技有限公司等高端装备制造企业合作，选拔学校教学骨干和企业能工巧匠成立“教师名师+企业技师”的双师工作室。依托工作室，企业可以利用学校的场地、设备、人员开展生产、技术攻关和项目研发等，深化校企合作。激发企业主体参与育人的积极性，汇聚企业设备、项目、能工巧匠、文化等优质资源，开展“训·赛·研·培·创”五位一体的育人实践。

（二）协同育人平台师资与学生组织

加强师资队伍建设是当前教育教学高质量开展的重要保证。新时期，全国教育工作会议提出了双师型教师队伍的建设目标，其对提升教育教学质量具有较大影响[6]。由学校机械、电子、机电等专业骨干教师与企业工程师或专家组建双师工作室师资团队，企业工程师要求具有相关领域一线企业工作经历及专业理论基础，能直接胜任相关领域岗位工作，掌握行业技术发展趋势，熟悉产品企业开发流程，具备良好的团队协作及沟通能力。专业教师要求有扎实的机械、电子、机电等学科理论知识与实践技能技巧，具备企业级产品开发能力，掌握现代职业教育理念和教学方法。学生组织采取分层分类、以兴趣爱好为导向原则，在电子协会、机械协会、工业机器协会挑选骨干成员，要求专业基础理论扎实，具有良好团队协作、组织管理能力，以大二、大三学生为主，构建各专业方向学生团队，由各专业方向成员组织学生参与学习及技能训练。由双师工作室师资团队根据双师工作室工作任务方向及企业需求，以项目需求为导向组织学生参与各项活动、企业项目研发、创新创业项目、职业技能竞赛等。

六、学生复合技能人才培养过程

（一）组织学生参与机电产品检修活动

在双师工作室教师指导下，通过电子协会、机械协会、工业机器人协会组织学生参与学校实训室教研设备、工业园区定点机电产品维修点工作，以及每月两次下企业与社区进行机电产品维修服务，服务范围包括企业常见机电工具、电气柜检修，家用电器保养与检修等。学生在活动过程中需自己做好活动计划、执行路线，做好学生自我分工与组织管理，并使学生能加深对专业理论知识的理解，锻炼学生创新创业所必需的组织协调、团队协作、沟通技巧等素质，有利于学生正确应用机械、电子、机电相关专业基础理论解决产品实践应用问题。

（二）专业协同培养学生专项技能

學生在双师工作室教师指导下学习企业产品模块设计过程，有助于其了解企业现有产品特点、企业在开发新产品时的改进思路，培养大学生专业理论与实践综合应用能力，如对机械产品设计、可编程器件控制、电机控制、机电传动等应用能力。例如学生参与学习项目“立体停车库”，设计一款可充分利用停车场空间的立体车库，涉及的专业知识有机械构造、设计、电机控制、电机驱动、信号检测、信号传输等。学生通过学习设计报告，主要包含设计背景介绍、设计总体方案、各部分详细设计、总结等部分，有助于其了解机电产品在设计时涉及机械与电子、电气配合，吃透原有设计对专业技术创新、知识技能复用具有重要的促进作用。

（三）组织学生参与职业技能大赛

“以赛促教、以赛促学、以赛促建、以赛促改”教育教学理念，将技能竞赛作为提高人才培养质量的重要抓手，构建了专业技能竞赛体系，在全校形成追求精益求精、培育工匠精神的良好氛围。引领职业院校专业建设、实训基地建设、师资队伍的提升、课程教学的改革和优化，促进教育与产业、学校与企业、课程设置与职业岗位的深度衔接，培养有精湛实践能力、创新能力的技术技能人才具有重要的意义，同时也是加强职业院校之间交流学习、共同进步的重要手段。

依托工作室，紧密围绕专业技能竞赛主题，项目成果也为学校其他系部专业开展相关工作提供理论和实践指导，学生在创业和职业技能大赛中取得了令人瞩目的成就，受益学生较多。

双师工作室指导学生参加职业竞赛，通过跨专业组织师资、学生团队参与各级竞赛，从校赛、市赛、省赛、国赛层层选拔，选取最优秀的学生团队，完成学生团队组织、团队成员内部分工、参赛任务技术技能训练、历年职业技能大赛题型创新点分析等。如组织学生参与全国高职高专“发明杯”大学生创新创业大赛决赛、全国大学生电子设计竞赛（高职高专组）、全国职业院校技能大赛高职组“现代电气控制系统安装与调试”、全国大学生机械创新设计大赛（慧鱼赛区竞赛）、全国教师组“中望杯”机械职业院校技能大赛、全国职业院校学生技术技能创新成果交流赛、全国“互联网+”快递大学生创新创业大赛等。职业技能大赛对参赛学生的影响不仅体现在技术技能复用上，还有利于学生综合素质，如组织管理、团队协调、心理承受能力等方面的提高。通过现场紧张的比赛，检验参赛团队在压力环境下，进行技术创新、组织管理、任务协调综合应用能力。

（四）学生参与企业产品研发工作

复合技能人才的培养需要真实、创新环境。复合型知识和能力仅靠课堂教学是培养不出来的，需要在实践工作过程中被激发出来。双师工作室通过引进企业在研项目开发，采用“校企合作、产教融合”的人才培养模式，并指导学生团队参与项目模块的开发与验证工作，实现机械制造与自动化、应用电子技术、机电一体化各方向同步展开，并在各方向混合各专业学生，有利于学生团队成员内部学习，引导学生体验企业岗位，感受岗位工作职责，激发学生的学习热情与创造意识。这种基于企业项目的进度式学习，使学生及时适应有压力的工作环境，提高学生学习效率，对培养学生自主创新方面有着积极的作用。在毕业顶岗学习阶段，鼓励学生自己组建项目团队，主动接社会企业项目订单，开发企业项目，以达到培养学生独立自主开发能力的目的。

（五）鼓励学生参与创新创业训练

以赛促学，以赛促教，组织学科多专业协同竞赛，推进专业项目化课程改革，将专业课程与技能大赛紧密结合，形成教学新局面。调动学生自主学习专业知识、专业技能的积极性，提高学生实践能力和创新能力。在校企双师工作室师资团队指导、鼓励学生组团参与各级创新创业项目，例如学生在参加省级质量工程项目“基于单片机控制带自锁自动跟随分布式太阳能发电”大学生创新创业课题过程中，其工作原理是通过光电传感器检测太阳光位置，并且由单片机按程序处理运行驱动电动机使得太阳能电池板绕着轴旋转，使其能够始终正对太阳，提高太阳能20%~35%的利用率。项目涉及传感器检测技术、单片机接口控制及编程、机械模块搭建、电机驱动控制等部分。需要综合应用电子技术、机械制造与自动化、机电一体化等专业知识，由双师工作室师资团队对学生项目组成员提出的設计方案进行指导，论证可行性，提出优化及改进的方向，由学生项目组成员团队内部实现分工协作，根据方案划分各任务模块，制订模块任务责任人，由学生项目负责人推动整个项目的进度工作，各模块责任人负责本模块的工作，工作中遇到的问题学生团队成员集体商议解决，解决不了提交教师工作团队。制订项目进度开发责任书，层层推进，落实到人，研发了专利产品和创新创业作品，最终项目通过省级教学质量工程认定，全国高职高专“发明杯”大学生创新创业大赛决赛获得一等奖。贯彻落实了中央十九大提出的创新驱动发展战略，进一步激发高职学生开展发明、创新、创业活动的积极性，培养大学生发明、创新、创业的实践能力，形成“大众创业、万众创新”的新局面。

基于双师工作室多专业协同培养复合型技能人才研究与实践，促进服务制造强国“三步走”战略，进一步深化产教融合、校企合作，创新人才培养模式，通过加强专业核心课程改革，强化师资队伍和实训基地建设，规范教学管理，示范引领带动工作室建设。探索出了一条符合高职教育办学规律、具有地方特色、国内领先的高职校企合作、产教融合之路。对高职院校服务企业、服务行业、服务地方和服务社会将产生更大的促进和支撑作用。广州铁路职业技术学院的轨道交通装备制造工作室建设起步早、时间长，成果较为丰富，在广东省形成了一定的影响力。2020年，广州铁职院的“基于双师工作室多专业协同培养复合型技能人才研究与实践”获得了广州市教学成果奖。教学成果是学校教学水平、教学质量和办学综合实力的重要表现之一，本文对职业院校开展教学成果奖培育、凝练及申报也可以提供一定的借鉴、参考价值。

参考文献：

［1］广州市人民政府.广州制造2025战略规划［Z］.2016.

［2］马令珍.基于“双师”工作室的传媒高职教育实践教学改革研究［J］.教育现代化，2019，6（49）：265-267.

［3］许爱军.构建以“双师”工作室为多功能平台的人才培养模式［J］.中国职业技术教育，2013（9）：39-41，45.

［4］蒋新革，薛胜男，许爱军.高职院校双师工作室运行机制“五四”特色分析［J］.职业技术教育，2016，37（26）：8-12.

［5］孙明哲.基于技能名师工作室的双师型教师队伍职业精神建设研究［J］.创新创业理论研究与实践，2019，2（14）：90-91.

［6］申利民，周玉海.高职院校学生创新创业能力培养的思考［J］.船舶职业教育，2018（3）：69-72.

◎编辑 原琳娜

Research and Practice on Multi Specialty Collaborative Training of Compound Skilled Talents Based on Double Division Studio

ZHOU Yu-hai，SHEN Li-min

Key words：Double division studio；collaborative training；compound skill type；innovation and entrepreneurship

作者：周玉海 申利民