技能竞赛助力智能制造装备技术专业师生发展的实践与探索*——以山西机电职业技术学院为例

崔俊杰，郭海青，董海涛

（山西机电职业技术学院数控工程系，山西 长治 046011）

1 技能大赛简介

全国“数控机床装调与技术改造”技能大赛是与智能制造装备技术专业最为密切相关的赛项（以下简称数维大赛），该赛项的比赛内容几乎涵盖了本专业的所有知识点，比赛内容难度适宜，既没有超出高职院校的知识范畴，又与企业生产实际紧密结合。参赛选手根据赛项任务书的要求，借助赛场提供的检具、工具、设备、技术资料等，完成数控机床机械部件装备与调试、数控机床技术改造与功能开发、数控机床电气设计与安装、数控机床精度检测、数控机床故障诊断与维修、试切件的编程与加工，并对比赛工作过程中的职业素养与安全意识进行相应考核。

自2009年以来，山西机电职业技术学院积极组织学生、老师参加数维大赛，在各次比赛中均代表山西省参加全国决赛，表1所示为2018年至今该院获得的成绩情况。多年的实践证明，数维大赛不仅发挥着“以赛促学、以赛促教”的作用，而且对本专业学生的培优培强、教师提升发展等方面有显著的促进作用。

表1 参加数维大赛获奖一览表

2 赛前训练与管理

赛前训练与管理要坚持以学生为中心，根据参训学生的年龄特点、知识结构、技能水平的差异，结合本赛项的职业技能竞赛标准，对训练内容进行分层设计，实行模块化训练和个性化训练。教育引导学生坚定夺魁信念，树立必胜信心，激发学生求知、合作、竞争的精神。下面就数控机床电气设计与安装、数控机床机械部件装配与调整、数控机床故障诊断与维修、试切件加工与测量、职业素养与安全意识评价5项任务的赛前训练与管理进行简要介绍[1]。

2.1 数控机床电气设计与安装

1）任务要求。选手根据赛项任务书题目要求，针对外围辅助设备或检测设备，设计相应的控制电路。选择适宜的器件、正确连接线路，并调试验证。要求正确绘制电路图，符合工艺要求的连接，并完成赛项任务书中要求的验证测试。

2）学生训练。提高电气识图能力，电气原理图用来表明机床设备的工作原理及各电器元件间的作用，一般由主电路、控制电路、检测与保护电路、配电电路等几大部分组成；识图能力是学生电气安装训练的基础，通过对数控机床电气原理图进行“解剖式”分解学习，使学生对图中的元器件名称、符号、功能、型号、数量等每一个细节都能清晰掌握，不留任何死角。强化电气设计和安装能力，在熟练掌握电气原理图的基础知识和设计安装规范后，学生就要拿出历年的赛题对机床电气设计、电气安装及功能验证等内容进行针对性强化练习，老师要对学生电气设计及安装过程中不符合设计规范、安装规范的内容提出严格要求，并组织学生每日进行反复练习。

2.2 数控机床机械部件装配与调整

1）任务要求。选手根据赛场提供的机械主轴单元，按照赛项任务书题目要求，进行主轴轴承的装配与调整，安装工艺应符合赛项提供的主轴安装工艺标准。 安装精度和检测项应符合赛题要求。 将机械主轴、联轴节、异步电机安装到基座上，并应保证同轴度符合赛题中指标要求。 赛场提供量具、检具，选手应正确使用量具、检具。写出主轴安装过程，安装工艺，所使用量具、检具、工具等。

2）学生训练。识读机械部件结构图和装配图，该项任务要求学生完成导轨副的装调、滚珠丝杆副的装调、电机与联轴器的装调、数控工作台机械装调、主传动机械装调、检测与调整等内容，学生要运用所学的机械识图、机械装配工艺等知识，熟练掌握数控设备机械部件结构图和装配图，使用合适的装配工量具对主轴、进给轴、电机与丝杆连接等典型部件进行装配和调试。强化装配和精度检测能力，数控机床机械部件装配与调整要求学生正确选用数控机床标准零部件和安装工具，完成机械零部件的安装；正确选择测量仪器，完成各项几何精度的检测等。该项任务工作量大，内容烦琐，如果有一个螺钉装错或工艺路线不规范就会造成安装错误，所以日常训练中要求学生严格遵守操作规程，熟练掌握数控机床各项机械精度指标的要求和正确的检测方法。

2.3 数控机床故障诊断与维修

1）任务要求。在机床不通电情况下检查机床电气系统，排除目测隐患。机床通电后选手根据屏幕显示的报警信息，逐一解除系统及PLC报警。按照赛项任务书机床功能检查表要求，按顺序进行机床功能检查，排除电气控制、数控系统、机械等软硬件故障。系统及伺服参数应调整至最佳状态。根据机床存在的故障，将故障现象、故障点、排除故障过程、调整过程填入指定表格中。

2）学生训练。该项任务重点考察学生的动手及解决数控机床安装、调试、维护、修理的能力，涉及内容涵盖数控机床硬件连接、基本参数、伺服参数设置及调试、数控机床功能编程（PMC编程）、数控机床常见故障分析等方面内容。学生要学习数控机床的整体结构和电气控制部分的组成与功能，掌握数控机床传动系统和辅助机构结构功能及简单的维修操作，能通过机床报警、PLC梯形图、PLC输入/输出状态等提示信息，正确判断数控机床电气控制系统的故障范围，并能进行常见故障排除。

2.4 试切件加工与测量

1）任务要求。该任务要求选手依据GB/T-20957.7-2007《精密加工试件》标准，按照赛项任务书的图纸要求，进行试切件加工及测量。赛场不提供CAD/CAM软件，要求计算机G代码编程，通过数控机床企业提供的程序将加工程序传送至CNC。根据现场提供的加工图纸，用G代码编程，完成相应的加工任务。 选手根据图纸要求和赛场提供的毛坯图，自行设计试件切削试验工艺，完成试件切削试验的程序编制和加工。选手自备刀具、刀柄和量具，合理安装、调整刀具，配合其他工、量具使用，完成试件切削试验操作。试切件毛坯要求：毛坯形状、尺寸及其技术要求参见样题，毛坯由承办校准备，为每个参赛队提供两件毛坯，其中一件备用。加工完成后，选手清理工作台，安装测头，根据赛项任务书要求，编制测量程序，测量试切件的尺寸。

2）学生训练。该任务需要学生根据图纸要求和赛场提供的毛坯图，自行设计试件切削试验工艺，使用G代码完成试切件加工程序的编写。这就要求学生要掌握数控机床的加工工艺，熟练掌握数控系统的功能、操作方法以及安全规程等，这些内容学生在数控机床切削加工的课程中已进行学习，只需在平时加以练习就可以完成任务。

2.5 职业素养与安全意识评价

1）任务要求。该项任务要求参赛团队分工合理，相互协调性好，工作效率高，书写规范，尊重裁判。着装合格，操作规范，工、量具摆放合理，没有违反安全操作规程现象，保持工位清洁卫生。

2）学生训练。数维比赛是一个团队比赛项目，在展示个人风采和个人水平的同时，更加突出职业道德与协作精神。在组建学生团队时，在日常训练的学生中选出成绩好、品质优、善配合的三名学生，并选出队长。训练时，学生甲负责机械方面的工作，包括机械主轴单元的装配、安装精度和检测、机床几何精度检测、运动精度检测及试切件的加工与测量。学生乙负责电气方面的工作，包括机床电气设计与安装、加装智能制造所需工件测头、模拟主轴功能硬件连接、PC机与CNC互联互通、PLC功能开发等。该项目对队长的要求最高，他需要精通两位同学的所有内容，主要负责任务书的记录、机床故障诊断与维修等，在两位队员遇到问题时或需要提供帮助时及时协调解决。

3 技能竞赛提升学生学业水平

3.1 以赛促学，提高理实一体化教学质量

经过多年的积累，本专业学生对参加数维大赛都具有较高的积极性，甚至有些学生为了在该赛项中获得好的成绩而选择就读山西机电职业技术学院。但由于参加大赛的学生名额有限，竞争也就异常激烈，这大大提高了学生学习的积极性。学生为了能够参加大赛而努力学习专业课程，还在实践中不断补充相关的理论知识。

数控设备应用与维修专业强调实践能力，采用理实一体化方法实施教学。为了更好地服务于参加大赛的学生，在具体教学过程中，专业教师根据学生理论知识水平、实践动手能力以及个人特点等，进行分层次布置任务，提升课堂教学的学习效果。

3.2 锤炼意志，全方位提升学生职业能力

数维大赛是对参赛学生实操技能水平和职业综合素养的全方位考核，优异成绩的取得是学生素质全面提升的有效展现，这就要将赛场的高技能渗透到日常教学中[2]。一是吃苦耐劳的精神，本专业参赛学生为了能够在比赛中脱颖而出，利用寒暑假及周末的休息时间，积极主动学习专业知识，跟着老师学习专业技能。二是规范操作的意识，比赛中裁判员根据考核标准严格把关，这就要求参赛学生在日常训练中就要按照有关电气安全操作方法和机加工规范操作方法等规范文件严格执行。三是团队协作的能力，比赛中是三名学生同时参与的，这就要求参赛学生要建立良好的团队协作和沟通能力，那么在日常训练中就要按照各自分工各司其职，不断提高团队的凝聚力。另外，还要培养良好的工作习惯，日常训练中就要将整理、整顿、清扫、清洁、素养的5S标准落实到位。只有将这些细节努力做到、做好，才能确保在比赛中取得优异成绩。

3.3 人生蜕变，职教学生实现完美就业

随着该院不断在数维大赛中取得佳绩，一些对数控机床维修人员有较大需求的企事业单位开始垂涎本专业毕业生，尤其是经历过大赛锤炼的优秀学子，他们不惜拿出高薪来争夺这部分宝贵的人才资源。例如，中国航天科工集团、中科院物理研究所、淮海工业集团有限公司、山西航天清华装备有限责任公司、太重集团、北方自动控制技术研究所、中国人民解放军第四三二八工厂等知名企业，每年都会来该院招聘本专业毕业生。经企业反馈，本专业学生的技能水平、职业能力获得了企业的一致认可，在工作中快速成长，已有多人获得“全国技术能手”称号。

4 技能竞赛提升教师教学水平

4.1 以赛促教，不断改进教学内容和方法

本专业以参加数维大赛为契机，组织教师研究数维大赛的技术文件，将大赛技术文件的相应任务点融入课程教学中[3-4]。例如，将数控机床机械与电气装调的任务融入数控机床电气控制与PLC、数控机床PMC控制与调试的课程，将数控机床机械部件装配与调试的任务融入数控机床机械部件装配与调整的课程，将数控机床故障诊断和排除的任务融入数控机床故障诊断与维修的课程，将数控机床精度检验的任务融入数控机床精度检验与补偿的课程，将技术改造与功能开发的任务融入自动线安装与调试的课程，将试件切削试验的任务融入数控机床编程与操作的课程等。

同时，该院定期邀请技术人员来校指导培训，派遣教师到知名数控系统厂家和机床厂家进行交流学习，不断提高教师技术水平，丰富课堂教学内容。通过大赛内容课程化，生产实践内容课程化，使专业课程教学更有针对性与实用性，有效解决了传统教学与实际生产脱节的问题。

4.2 师徒结对，新教师在技能大赛中崭露头角

经过多年来教师自主参赛和指导学生参赛，本专业已有多名教师在大赛中获得了丰硕成绩，积累了宝贵经验，迅速成长为专业领域的技术能手。为发挥优秀指导教师的引领作用，以及对青年教师的“传、帮、带”作用，本专业全面开展“一帮一”结对子帮扶活动。在大赛报名时，指导教师由一名老教师和一名新教师组成，新教师在备赛过程中不仅能接受老教师的知识和经验传授，还要将所学知识传授给学生，不断提升自身知识和技能水平。同时，该院积极组织青年教师在全国职业院校技能大赛、全国数控技能大赛等国家及省市级比赛中“展身姿，亮技能”，制定一系列激励措施，大大提高了青年教师参赛、备赛的积极性，从而实现了本专业师资力量的全面提升。

4.3 技术输出，不断提升技术服务能力

教师通过培养学生在数维大赛中获得优异成绩的过程中，不仅使自己的专业知识和技术技能得到了提升，也使自身专业水平在行业内得到认可。目前，山西省及周边多家企业联系该专业教师进行科技创新和技术攻关，实施技术改造，解决生产技术难题。比如，本专业教师与山西繁盛晟煤机设备有限公司联合攻关，针对煤机关键部件的失效部件及主要失效形式，结合其力学性能，创造性地在业界率先提出用耐磨焊丝取代等离子粉末堆焊的刮板机中部槽修复工艺，提出开发数控堆焊机的思路。通过校企合作，联合研发了数控熔化极气体保护堆焊机，解决了传统等离子粉末堆焊漏水、堵粉、频繁断焊的弊端，投放市场后深受业界好评，有力推动了企业的转型升级和技术进步。

5 结语

目前，数维大赛已成为检验本专业教学成果的重要平台，也成为教师和学生追梦、圆梦的大舞台，极大地调动了广大师生的学习热情。同时，通过技能大赛的辐射效应，学生和教师看到了国内其他院校的专业水平，看到了整个行业的发展趋势，这些对该院智能制造装备技术专业的良性发展起到了积极的推动作用，助推该院双高建设工作稳步推进。