机械专业人才培育中的高效节能理念应用策略

曹磊

Abstract： In the process of sustainable development of modern social economy， machinery manufacturing industry is in the expansion period of large-scale， automation and green， which puts forward higher requirements for higher vocational education. Therefore， higher vocational colleges must fully implement the reform of mechanical talent education， not only improve students' knowledge base， but also pay attention to students' practical skills and comprehensive quality， and integrate the concept of efficient and energy-saving design into it， so as to cultivate excellent talents with compound ability and comprehensive quality. This paper analyzes the basic background of talent cultivation in machinery manufacturing industry， and then puts forward the application strategy of high-efficiency and energy-saving design concept in talent cultivation system.

关键词： 机械制造及其自动化专业;高效节能设计理念;人才培养

Key words： mechanical manufacturing and automation;high efficiency and energy saving design concept;personnel training

中图分类号：G642                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）04-0242-03

0  引言

21世纪以来，机械制造行业一直是国家经济发展的重要力量，而要想推进机械制造业的常态化发展，必须全面升级自动化节能设计理念，从而实现对设备性能的有效提升，降低设备的故障几率，由此在机械专业人才培养中更要渗透高效节能设计理念，由此培育符合当前社会与产业需求的专业化人才，为机械制造行业的自动化水平发展奠定人才基础。

1  机械制造及其自动化专业人才培养背景分析

1.1 行业制造方式发生改变

在当前的时代背景下，人们的生活与工作方式在不断升级改变，尤其在信息技术及相关设备的应用过程中，生产方式已经脱离了传统的人工为主的形态，而形成了以动力机械设备为基础的生产加工产业，不仅大幅度激活了生产力，而且有效解放了劳动力，甚至在机械自动化不断发展的形式下，还能够实现故障自动检测、机械自动修复的效果，并且在当前以环保与节能为主题的生产业发展中，追求机械设计的节能化与绿色化至关重要。因此，在这样的生产需求与行业背景下，高职院校在机械人才培养中必须全面渗透和落实高效节能设计理念。

1.2 机械制造行业飞速发展

在新时代背景下，机械制造行业的发展有了顯著的突破与进展，一方面表现在行业的规范化、规模化、集群化建设，在经济结构与产业链条上越来越完整，为国民经济的发展奠定了重要基础。另一方面表现在智能化与节能化之上，高度智能化的发展有效降低了人工成本，同时也提升了生产效率，降低了生产风险，因此智能与节能成为机械制造业发展的两大基础方向，也成为高职院校人才培育的核心主题。

1.3 机械制造行业空间拓展

在传统的机械制造业中，高能耗、低效率、高污染一直是影响行业发展的关键要素，甚至使得机械制造产业的发展与升级缓慢。相比较而言，国内的机械制造生产线的自动化水平较低，其主要原因在于自动化技术的应用时间短，既缺乏经验，又缺少实践，相关技术的应用还处于发展期，并未形成高度成熟的使用规范。因此为进一步推动机械制造行业的发展，需要更多更优秀的专业化人才，这就需要高职院校升级机械专业人才的培育方向，全面加强高效节能设计理念的落实，通过拓展设计思路，从更深层次的角度落实机械制造的高效化与节能化，进而达到降低成本、提高效率、减少污染的目标，实现行业的可持续、协调化、高质量发展。

2  高效节能设计理念的应用意义

2.1 落实精细化管理

高效节能理念对于机械自动化设计有着重要的意义，尤其对于高职机械专业人才来说，其就业目标大多为机械设计工程师，而高效节能设计是引导他们精细化管理任务的理论基础，既可以实现生产全过程的低能耗追求，又可以达到制造成本的低廉化目标，同时还能有效控制污染。因此从宏观角度分析，高效节能理念不仅符合当前的绿色化发展建设需求，而且能够有效控制生产环节的能耗与污染问题，进而达到生产更安全、运行更稳定、使用更自动化的效果。

2.2 制造工艺改良化

高效节能设计理念是对生产效率与节能环保的双向追求，也是当前机械制造行业发展的基本需求，既要落实低能耗，又要降低污染目标，因此必须以相应的人才支持才能实现，而在优秀人才的落实过程中，也是对生产工艺与技术的改良过程，尤其在制造工艺、生产流程等方面，能够进一步结合实际需求、依据节能减排标准、联合先进工艺技术，从而達到提高适用性与实用性、优化生产结构与效率的目的，这是推动机械制造行业向集成化、小体积化发展的关键条件。

2.3 资源利用高效化

高效节能设计理念是机械制造与自动化发展的关键要素，可以提高生产资源的利用率，同时为生态文明建设提供支持，由此形成人与自然更加和谐的发展形势。因此在该过程中，必须将高效节能理念渗透于机械制造设计的全领域，进而从生产源头合理配置资源，将材料、设备、人力、能源等资源进行高效合理地分配，以此实现资源应用的科学化与高效化。尤其在当前绿色理念全面推广和传播的背景下，高效节能理念符合国家经济建设的发展的基本标准，也是企业建设成长的重要因素，因此必须将高污染、不可回收的材料转换为高质量、环保型、绿色化、可循环使用的材料，以此达到行业升级的目标。

3  高效节能设计理念在机械制造专业人才培养中的应用策略

3.1 端正设计思想，树立节能意识

高职机械制造专业人才的培养应坚持就业导向。在当前的机械制造行业领域下，相关的工作人员与设计人员，都必须具备高效节能意识，把握高效节能理论的有效实施和应用，由此才能实现高效节能设计的实践化与规范化，在机械制造设计或自动化的过程中落实。因此高校在人才培育中必须引导学生树立节能意识。

首先要明确机械制造环节中不同环节的节能目标实现需求。例如教师在发动机系统教学环节中，就应建立开放性的学习探究活动，让学生自主思考实现节能设计的思路和方法。第一，教师应组织学生建立小组展开讨论，依据发动机系统内部的各个模块提出实现节能设计的方案。比如有小组从液压系统切入思考，并提出可以通过液压油质量的提升保证其整体系统运转更加稳定，从而达到减少能源损耗、降低故障率的目标。有的小组则提出在液压管的设计与安装环节中落实高效节能理念，一方面对其工艺技术与设计思路进行优化，根据液压管的工作环境，比如高温、高寒、高压等不同环境，设置不同的技术方案，以保证其运转效率;另一方面则要从安装角度入手，建立标准化、规范化的装配流程，以保证其整体运行的稳定化与安全化。因此，树立节能意识是机械制造人才发展的关键环节，也是提高学生就业水平的重要方式。

3.2 精心规划准备，优化设计流程

在机械设备的自动化制造环节中，设计阶段需要重要的准备与规划过程，即必须掌握制造的基本特点、把握制造的规律与技术、了解生产细节的管理要点，同时还要从成本与工艺因素等角度展开分析。因此在机械制造人才培育时，必须提高学生精心准备意识，从而能够通过优化设计的基本流程，落实高效节能设计理念。

例如在复杂零件的制造学习环节，教师即可引导学生精心规划准备，制定科学完善的设计流程。首先，在准备环节，教师应开展学生提问环节，让学生提出复杂零件制作过程中容易出现的影响节能效率的问题。比如有学生提出能源问题，能源不足可能会导致制造工作终止或质量不合格，但增加能源量自然就会引起成本增加、污染提升。基于该问题，教师可以设计问题探究项目活动，要求学生从多角度切入解决该问题。比如有小组认为设计是解决该问题的核心因素，可以通过将复杂零件转化为多个简单零件，提高性能的同时避免能源问题。有的小组则以安装角度切入，认为通过减少摩擦力等因素，可以降低工作过程中的能源消耗。此外，除了对机械设计的工艺与流程进行优化之外，还应引导学生关注设备运行环境的影响作用，在准备环节应对生产过程的环境需求有所掌握，从而通过控制温度、湿度、通风效果、含氧量等环境因素，以此提高设备的运行效率与使用寿命，同样也可以达到降低能耗与污染的目标效果。

3.3 深化实训教学，调整内部构造

在传统的机械设计思维下，制造任务更容易出现安全隐患，而对于设备自身的结构强度与性能问题会产生负面影响，也无法达到能源节约与环保的效果。因此在机械制造专业人才培育过程中，必须将高效节能设计理念落实与实训环节之中，提高学生对机械设计内部构造的理解。在传统设计理念下，一般以整体作为设计的出发点，追求机械制造的整体性与完备性，但对于其内部构造的细节内容把握不清晰，一旦发生异常运行，设备的检修、拆卸以及回用等都将成为重大问题，进而使得设备的实际应用价值大幅降低。因此在实训教学设计中，必须全面落实以创新为基础的设计理念，让学生从节能的角度参与设计实践，通过模块化的设计理念落实接卸设备的自动化目标，由此才能达到高效与节能的双重目标。

比如在实训项目设计中，教师可以将内部构造优化项目作为考核内容，组织学生展开小组实践。学生在实训中一方面要提升内部零件的兼容性，以保障机械设备运行的稳定性，另一方面要安装能够落实节能降耗目标的模块或模块组。比如有学生通过手动操控系统的方式进行实践演示，选择发动机的角度切入思考，既考虑了其能源消耗模块的设计问题，又改良了运行动力提供效率，以此保证发动机能耗与效率的双重效果。

3.4 关注实训质量，设计优质项目

在机械制造行业中，自动化水平也是展现其工作效率的基本标准，因此在机械制造人才培育过程中，应当加强学生对自动化技术的应用理解，由此既可以降低对人工的依赖，又可以提高生产的效率和质量。在实训项目设计中，应当围绕单片机模式展开，比如在新能源汽车变压器、充电装置以及驾驶式设计等方面，更容易落实高效与节能的目标。

首先，应围绕新能源汽车充电过程，建立变压器节能设计实训项目。变压器是新能源汽车充电环节中的重要模块，具体来说，变压器的材质参数会直接影响变压器模块运行过程中的稳定性和安全性，而这是影响充电过程电力消耗的重要因素。因此在设计环节中，材料选择阶段至关重要，学生必须具备选用低能耗、高质量材料的水平，一般来说铜制材料更符合使用标准，但同时需要学生根据质量要求与节能需求对材料的厚度进行优化把握，从而在落实自动化的同时，实现节能目标。此外，变压器的连接方式也会影响能耗效果，因此学生还应掌握变压器并联处理的连接方法，进而通过不同角度的设计效果落实节能项目任务。

其次，应针对新能源汽车的整体充电装置设置节能实训项目。电力系统是新能源汽车能量供应的核心基础，而在该系统中，充電装置则是最重要的模块。而在节能设计项目中，需要学生从充电装置的运行原理、设备安全性等角度展开设计与思考，一方面要合理调整电能传输的通道，另一方面要设置标准化的负载量，此外还需要结合新能源汽车的控制系统设计监测模块，对电能负载量进行实时监测，以此保证电力系统的自动化与稳定性，同时也能保障新能源汽车充电过程的安全与稳定。

再次，要设置驾驶室节能设计项目。对于大型的机械设备来说，驾驶室是降低能源消耗的重要模块，其对于机械设备整体的节能效率与运行质量有着较大的影响。在该项目中，学生必须从驾驶员的工作视角展开思考，在降低能耗的同时也要保证工作人员良好的工作环境，能够的熟练、便捷地完成自动化操作任务。因此，学生应当从人机工程学、人性化服务等思想理念中吸取经验，对驾驶室中的各个部位和区域进行优化调整。比如在座位的设计过程中，应当保证其多角度转向、智能化调节的功能;在手柄的设计方面，则可以考虑工作人员的操作便捷性，将各类功能的实现方式有序排列;在驾驶室玻璃的材质选择上，则可以从环保、防紫外线、辐射隔离等角度入手，由此既保护工作人员的身体健康，又最大限度地落实节能目标。

3.5 规划工艺流程，提升工艺水准

在机械制造行业中，工艺的流程与水准是影响制造效率与自动化效果的关键因素，因此在人才培育体系建设中，还应进一步规划工艺流程与水准的培育环节。

首先，在工艺流程培育中，学生需要根据实际情况的需求进行调整和设计，以保证能耗的高效控制。一方面，应当从工艺温度入手，依据生产规划选择冷温、热温或常温工艺，进而通过温度控制降低能源消耗。一般来说，冷温与热温的能源消耗会更高，因此技术创新与优化就成为重要的改革目标，将冷温或热温的需求转化为常温，或通过节能模块的设计，降低制冷或制热过程的能源消耗，又或者可以建立能源回收模块，提高热能的利用率。

其次，在加工工艺的规划培育中，则需要学生考虑机械生产与加工的操作流程，并从管理与技术两类工作人员的视角出发，建立更可靠的设计方案。在零件的设计与加工环节中，需要遵循“简一原则”，即在能够保证生产质量与产品性能的基础上，降低零件设计的复杂效果与工艺难度，以避免能源的过度消耗。在工艺设计过程中，则要有效调节生产的节奏，对生产目标进行细化调整。例如在海运机械设备冷轧板的制造过程中，学生应当建立精细化的加工工艺规范，在各个环节落实质检工作。对于冷轧板的生产过程来说，其过程繁杂，加工的步骤必须细化规范，在板材硬化程度达到标准值后，才能退火继续加工，最后实施一系列的质检任务，从而保证在各个环节中实现节能目标。

3.6 升级技术应用，重视设备检修

高效节能设计理念的常态化落实，还必须从技术的应用层面入手。因此在机械制造人才培育中，需要建立机械设备的检修与管理训练环节，通过学生确认机械设备正常运行的状态，了解其各个零件模块的运行标准与规范，进而通过更合适的方法优化技术应用效果，降低机械设备的故障率，以此达到高效与节能目标的协同落实。对于机械制造行业来说，设备运行的稳定性与常态化至关重要，如果维修频率过高，不仅会造成大量能量与资源的浪费，还会严重影响运行效率，因此必须建立完善的设备检修与维护机制。而在高职实训环节中，则需要学生把握设备的检修流程与方法。比如在实践过程中，学生应每日记录设备的运行情况，并计算设备的能耗量，每周进行数据对比计算，如果发现数据异常，就要从异常数据展开分析，找出最可能存在故障因素的区域，并在预测分析与实践检测中发现问题，将其提前处理优化。此外，在该环节的教学过程中，还应全面提高学生的严谨思维与责任意识，既要保证学生能够以认真的态度参与到设备数据记录和检修环节中，又要以负责的态度面对数据中的异常现象，以此提高学生的综合素养。

4  结语

综上所述，在当前机械制造行业的发展大背景下，高效节能设计理念是支持行业发展升级的关键理论，因此在相关人才的培育环节中，高职院校必须全面渗透该理念，并通过树立节能意识、优化设计流程、调整内部构造、设计优质项目、提升工艺水准、重视设备检修等环节切入教学改革，以此实现对学生能力与综合素养的全面提升，让学生更符合当前机械制造企业的续期需求标准，并推动行业的可持续发展。

参考文献：

[1]王益强，宋艳来.机械制造及自动化中节能设计理念的应用探究[J].内燃机与配件，2021（02）：165-166.

[2]布力木呼图.机械制造与自动化中的节能设计教学理念[J].现代职业教育，2017（35）：117.

[3]殷芬.基于节能设计理念的机械制造与自动化研究[J].中国高新科技，2021（11）：82-83.

[4]王永玉.节能设计在机械制造及其自动化中的应用[J].造纸装备及材料，2020，49（04）：63-64.

[5]张杰.中职院校机械专业校企合作创新人才培育研究[J].科幻画报，2020（10）：191.

[6]林健清.机械专业技能型人才培养的教育教学实践研究[J].教育评论，2016（12）：130-133.

[7]刘月云.食品科学与工程（4+0）本科专业机械工程基础课程教学改革研究[J].现代职业教育，2021（50）：218-219.

[8]杨延波，杨建民.高职院校机械类专业实验实训安全管理系统开发与实践[J].杨凌职业技术学院学报，2021，20（04）：54-56，73.

[9]翟培培，孙晓芸，尤龙佳.基于创新创业和学科竞赛的机械专业实验教学探索[J].轻工科技，2021，37（12）：187-188.

[10]彭伟健.核心素养视角下中职生数学能力的培养与策略——以机加工专业中职生为例[J].山西青年，2021（22）：189-190.