智能制造人才缺口與教學(xué)挑戰(zhàn)

在全球制造業(yè)數(shù)字化、智能化的大潮中，智能制造已成為推動經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵力量。近年來，隨著工業(yè)4.0和中國制造2025等戰(zhàn)略的實施，智能制造行業(yè)迅猛發(fā)展，對人才的需求也隨之急劇增加。然而，智能制造人才的供給并未與行業(yè)需求同步增長，形成了較大的人才缺口。據(jù)智聯(lián)招聘數(shù)據(jù)顯示，2022年智能制造領(lǐng)域招聘職位數(shù)同比增長53.8%，且招聘職位數(shù)同比增幅均在50%以上，反映出智能制造人才需求的強勁增長勢頭。
面對行業(yè)對智能制造人才的迫切需求，傳統(tǒng)的教育培訓(xùn)方式顯然難以滿足市場對人才技能和實踐經(jīng)驗的要求。尤其是在智能制造工程技術(shù)人員這一新興職業(yè)領(lǐng)域，人才不僅需具備機械與自動化、信息技術(shù)等多學(xué)科知識，還需擁有實際操作和問題解決的能力。因此，如何在教學(xué)培訓(xùn)中融入實際操作經(jīng)驗，提高學(xué)員的實踐能力，成為當(dāng)前教育培訓(xùn)行業(yè)亟待解決的問題。

虛實結(jié)合實訓(xùn)裝置的創(chuàng)新突破

針對智能制造人才的培養(yǎng)難題，虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置應(yīng)運而生，為智能制造教學(xué)提供了全新解決方案。這一裝置整合了傳統(tǒng)實訓(xùn)臺與虛擬仿真的優(yōu)勢，既支持傳統(tǒng)PLC教學(xué)實驗項目，又能擴展虛擬仿真的創(chuàng)新實驗項目。通過硬件平臺上的可插拔端子，學(xué)員可以在現(xiàn)場進行插拔連線，進行實物操作，同時，配置的虛擬仿真軟件平臺則提供了一個安全、低成本的實驗環(huán)境，學(xué)員可以在虛擬環(huán)境中進行復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試，無須擔(dān)心設(shè)備損壞和安全風(fēng)險。
虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置的出現(xiàn)，不僅解決了傳統(tǒng)實訓(xùn)裝置與現(xiàn)代智能制造脫節(jié)的問題，還提高了教學(xué)的靈活性和實踐性。例如，它可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬整個生產(chǎn)流程，讓學(xué)員在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)并掌握相關(guān)技能，同時，通過與真實硬件的結(jié)合，實現(xiàn)虛實一體化的教學(xué)模式。這種模式既能幫助學(xué)員更好地理解制造過程中的各個環(huán)節(jié)，也能鍛煉他們的實際操作能力，提升解決問題的能力。

實訓(xùn)裝置的構(gòu)成與教學(xué)應(yīng)用

虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置由一系列高端設(shè)備組成，包括實物中控臺、虛擬仿真軟件、可編程邏輯控制器（PLC）、人機界面（HMI）等。其中，PLC作為工業(yè)自動化的核心控制設(shè)備，可以選擇市場上主流的三菱Fx5U或西門子S7-1200系列，滿足不同教學(xué)需求。實訓(xùn)裝置還包括伺服電機、變頻器、交流電機等模塊，這些模塊均采用可插拔端子設(shè)計，便于學(xué)員進行實驗連線和故障排查。
在功能上，虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置不僅支持傳統(tǒng)的PLC指令訓(xùn)練、工業(yè)實物實驗，還支持虛實結(jié)合的仿真實驗。例如，學(xué)員可以在虛擬仿真軟件中進行自動化立庫倉庫的控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試，從需求分析到系統(tǒng)集成運行的全過程都在仿真環(huán)境下完成，既降低了教學(xué)成本，又提高了實驗的安全性。此外，通過配置的HMI，學(xué)員可以進行人機交互界面的設(shè)計與開發(fā)，增強了實訓(xùn)裝置的實用性和互動性。

多元化的產(chǎn)品參數(shù)與實驗項目

虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置在產(chǎn)品參數(shù)上的設(shè)計同樣體現(xiàn)出其專業(yè)性與實用性。它的輸入電源為單相三線、AC220V±10％、50HZ，能夠適應(yīng)大多數(shù)教學(xué)和實訓(xùn)環(huán)境。工作環(huán)境溫度范圍為-10℃－+40℃，相對濕度小于85％（25℃），保證了裝置在不同氣候條件下的穩(wěn)定運行。此外，裝置的容量小于250VA，重量為8Kg，外形尺寸緊湊，便于搬運和安裝。
在實驗項目方面，虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置提供了豐富的選擇。例如，它包含了傳輸線阻擋控制、PLC集成開發(fā)資源包等實驗項目。PLC集成開發(fā)資源包以自動化立庫倉庫為例，涵蓋了控制系統(tǒng)需求分析、方案設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件開發(fā)等整個集成開發(fā)過程。通過這些實驗項目，學(xué)員可以深入了解智能制造流程，掌握工業(yè)自動化產(chǎn)品的整體集成開發(fā)技能。此外，裝置還支持擴展數(shù)據(jù)采集接口模塊，實現(xiàn)虛實一體化實訓(xùn)，進一步提升學(xué)員的實踐操作能力。

虛實結(jié)合教學(xué)的顯著優(yōu)勢

虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置在教學(xué)應(yīng)用中展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。首先，它提供了一個資源豐富、多學(xué)科融合的教學(xué)環(huán)境，能夠形成性評價體系，這不僅有助于教師實時了解學(xué)員的學(xué)習(xí)進度，還能夠促進學(xué)生全面技能的提升。例如，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)利用虛實結(jié)合的智能制造生產(chǎn)線仿真實驗，實現(xiàn)了機械類虛實結(jié)合實驗教學(xué)，強化了學(xué)生三維建模、編程控制、工藝規(guī)劃與設(shè)施布局等能力的綜合提升。
虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置通過編程控制、工藝規(guī)劃等實驗，顯著提升了學(xué)生的實踐能力。在虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以進行智能生產(chǎn)線的模擬運行和調(diào)試，這種實踐機會在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中難以獲得。同時，通過虛實結(jié)合的方式，學(xué)生能在安全的環(huán)境下學(xué)習(xí)高風(fēng)險的操作，如海爾互聯(lián)工廠所示，智能化生產(chǎn)過程中人機物的互聯(lián)互通，為學(xué)生提供了寶貴的學(xué)習(xí)經(jīng)驗。此外，這種教學(xué)模式也有助于減輕教師的負擔(dān)，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)管理平臺實現(xiàn)智能評價與反饋，更有效地管理和指導(dǎo)學(xué)生。

教學(xué)質(zhì)量的實際提升

虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置在實際教學(xué)應(yīng)用中取得了顯著成效。通過實時仿真，學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進行智能制造流程的模擬和調(diào)試，這大大提高了他們的問題解決能力。例如，在青軟集團研發(fā)的QST智能制造實訓(xùn)室解決方案中，虛實結(jié)合的教學(xué)模式使學(xué)生能夠在安全的環(huán)境下學(xué)習(xí)和實踐高端智能制造技術(shù)，為他們今后在行業(yè)中的實際工作打下堅實的基礎(chǔ)。
裝置的網(wǎng)絡(luò)管理平臺也極大地減輕了教師的負擔(dān)。教師可以通過平臺實現(xiàn)智能評價與反饋，無需親自監(jiān)督每一項實驗的進展，從而將更多精力投入到教學(xué)內(nèi)容的完善和教學(xué)方法的創(chuàng)新中。此外，智能評價系統(tǒng)能夠提供客觀、準(zhǔn)確的評估，幫助學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)并克服學(xué)習(xí)中的困難。整體而言，虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置不僅提高了教學(xué)質(zhì)量，也優(yōu)化了教學(xué)過程，為智能制造人才培養(yǎng)提供了有力支持。

未來發(fā)展的廣闊前景

虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置將繼續(xù)發(fā)揮其在智能制造人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵作用。面對未來，制造商計劃對裝置進行持續(xù)改進，增加更多的實驗資源，擴大其在教學(xué)培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。例如，項目產(chǎn)品說明中提到的模塊化設(shè)計，將使教學(xué)實訓(xùn)更為方便，有助于培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)造、創(chuàng)新能力。同時，通過不斷引入企業(yè)的實際運用案例，實訓(xùn)裝置能夠更好地對接產(chǎn)業(yè)需求，提高教學(xué)的實用性和前瞻性。
在推廣應(yīng)用方面，虛實結(jié)合智能產(chǎn)線實訓(xùn)裝置有望在更多的學(xué)校和培訓(xùn)機構(gòu)中得到應(yīng)用。隨著智能制造行業(yè)的不斷發(fā)展和人才需求的持續(xù)增長，實訓(xùn)裝置將為教育培訓(xùn)機構(gòu)提供更加符合市場需求的教學(xué)工具。通過與產(chǎn)業(yè)的緊密結(jié)合，實訓(xùn)裝置不僅能幫助學(xué)生掌握智能制造的核心技能，還能激發(fā)他們的創(chuàng)新精神，為智能制造領(lǐng)域輸送更多高素質(zhì)的技術(shù)人才。