朱玉斌，郎超男，于如信

（江蘇師范大學(xué)，江蘇徐州 221116）

區(qū)塊鏈技術(shù)在快速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于金融、支付、物聯(lián)網(wǎng)、能源等領(lǐng)域[1-2]。同時，云計算技術(shù)作為新興的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的使用和交付模式，常用于通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)的、可擴展的虛擬化資源。工程訓(xùn)練作為人才培養(yǎng)計劃及教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié)，在教育改革中占據(jù)十分重要的地位。利用區(qū)塊鏈技術(shù)建立的工程訓(xùn)練云資源庫可以更好地幫助學(xué)生在實訓(xùn)過程中熟悉一線企業(yè)的數(shù)字化工作及工業(yè)制造環(huán)境，為企業(yè)培養(yǎng)能夠迅速適應(yīng)工作要求的應(yīng)屆畢業(yè)生。

1 傳統(tǒng)工程訓(xùn)練模式存在的問題

目前大學(xué)生的專業(yè)水平與企業(yè)的用工需求有較大的差距，這也是教育部進行工程訓(xùn)練教學(xué)改革的重要原因，但是，進行改革需要將高校的工程訓(xùn)練實踐教學(xué)支撐材料進行收集、匯總及分析。工程訓(xùn)練課程作為高校人才培養(yǎng)計劃以及實踐教學(xué)活動的一個重要環(huán)節(jié)，在整個教育改革中占據(jù)重要地位[3]。但是，目前在學(xué)生工程訓(xùn)練的過程中，管理環(huán)節(jié)薄弱，包括：溝通困難、信息散亂、過程管理缺少規(guī)范；人工處理、數(shù)據(jù)不分享、考核評價缺乏依據(jù)；歸檔困難、數(shù)據(jù)價值無法利用、優(yōu)秀成果無法推廣等。從前期調(diào)研所掌握的情況來看，高校的工程訓(xùn)練云資源庫還存在一些亟須解決的問題：

1.1 教學(xué)資源管理模式落后

現(xiàn)在很多高校的工程訓(xùn)練中心沒有專門用于教學(xué)的信息化管理平臺，很多教學(xué)資源，如CAD 文檔管理、數(shù)控加工工藝資料及NC 代碼的管理等還停留在用紙質(zhì)文檔手工保存階段，學(xué)生的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、實踐材料等都還是紙制文檔，不同工種的加工圖紙等都保存在各自工種指導(dǎo)教師手中，沒有實現(xiàn)教學(xué)資源的集中管理，也沒有實現(xiàn)工種之間的加工工序聯(lián)動[4]。如果能利用自主架構(gòu)的全校級的工程訓(xùn)練智慧管理云平臺，將上述的教學(xué)資料進行統(tǒng)一管理，更有利于實訓(xùn)教學(xué)的開展及教學(xué)計劃的制定。

1.2 實訓(xùn)教學(xué)設(shè)備監(jiān)管存在漏洞

工程訓(xùn)練教學(xué)面向全校所有工科專業(yè)學(xué)生和部分理科專業(yè)學(xué)生，不同學(xué)科專業(yè)開設(shè)的工程訓(xùn)練課程不同，訓(xùn)練場所內(nèi)的設(shè)備、儀器種類較多，這些設(shè)備從采購、入庫、出庫、更新、盤查清點均為人工方式，不僅工作量大、容易出錯，更重要的是不能對實訓(xùn)服役的設(shè)備進行實時狀態(tài)跟蹤，由此也會帶來監(jiān)管與維護不及時等問題，給管理者、使用者都帶來不便，也會給學(xué)校造成資產(chǎn)浪費和經(jīng)濟損失[5-7]。此外，在對工程訓(xùn)練中心的實訓(xùn)設(shè)備長期監(jiān)測的過程中，由于工程訓(xùn)練的設(shè)備眾多，而且每臺設(shè)備上的流壓力傳感器、溫度傳感器和其他多個傳感器采集到的數(shù)據(jù)量相當(dāng)龐大，而現(xiàn)有實訓(xùn)設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)的計算能力和存儲能力難以滿足要求?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的云平臺作為一種新興的計算存儲方式，具有性能穩(wěn)定、擴展性強、虛擬化和運行成本低等特點，其強大的計算和存儲能力也可以滿足海量數(shù)據(jù)處理與分析的要求[8-10]。

1.3 云資源庫覆蓋面不足

隨著實踐教學(xué)的不斷深化，高校中目前全部工科專業(yè)、大部分理科專業(yè)、少部分文科專業(yè)均開設(shè)了工程訓(xùn)練課程。同一時間內(nèi)，工程訓(xùn)練中心的場所會有不同專業(yè)、不同實訓(xùn)任務(wù)。不同學(xué)科專業(yè)開設(shè)的實訓(xùn)工種和實訓(xùn)時間不同，對實訓(xùn)教學(xué)的課程安排、設(shè)備管理、場地協(xié)調(diào)等都提出了較高要求，單一的實訓(xùn)教學(xué)管理模式已無法滿足實訓(xùn)教學(xué)的需求，需要一個綜合性平臺，以實現(xiàn)實訓(xùn)設(shè)備使用狀態(tài)實時監(jiān)測顯示，最大化利用各實訓(xùn)教學(xué)場地和儀器，避免出現(xiàn)實訓(xùn)器材重復(fù)購置、空閑擱置、無人管理等問題。

2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)進行工程訓(xùn)練云資源庫建設(shè)的必要性

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計算及大數(shù)據(jù)技術(shù)越來越成熟，可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)研究、探索工程訓(xùn)練云資源庫建設(shè)，實現(xiàn)整個工程訓(xùn)練中心實訓(xùn)教學(xué)物資的分配、實訓(xùn)服役設(shè)備的檢測、實習(xí)實訓(xùn)學(xué)生與教師安全監(jiān)管以及智能的實訓(xùn)教學(xué)安排，逐漸提高工程訓(xùn)練中心的管理效率和智能化水平。

2.1 實現(xiàn)傳統(tǒng)工程訓(xùn)練教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的融合

近年來，先進的數(shù)字化技術(shù)被逐漸引入云資源庫構(gòu)建技術(shù)中，但未實現(xiàn)與傳統(tǒng)教學(xué)管理的融合。構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)工程訓(xùn)練云資源庫，改變機械設(shè)計、工程訓(xùn)練等較為傳統(tǒng)的教學(xué)現(xiàn)狀，能夠把原來相互獨立的實驗實習(xí)串成一個相互聯(lián)系的有機整體。

2.2 營造仿真企業(yè)數(shù)字化設(shè)計與制造環(huán)境

利用現(xiàn)有的教學(xué)條件與實習(xí)設(shè)備，借助基于區(qū)塊鏈技術(shù)的工程訓(xùn)練云資源庫，把一線車間的生產(chǎn)工作模式抽象成為更有利于教學(xué)的數(shù)字化應(yīng)用平臺，使得整個實習(xí)實訓(xùn)過程按照企業(yè)工作流程進行組織，學(xué)生在平臺上獲取實習(xí)任務(wù)，完成任務(wù)后，再通過平臺提交作業(yè)到數(shù)據(jù)管理服務(wù)器進行電子審核。通過營造仿真企業(yè)數(shù)字化設(shè)計與制造環(huán)境，讓學(xué)生切身體會并掌握企業(yè)真實的生產(chǎn)流程與現(xiàn)代化企業(yè)的管理模式[11-12]。

3 實現(xiàn)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的云資源庫需要解決的關(guān)鍵問題

3.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

在對一個系統(tǒng)進行開發(fā)之前，首先要對開發(fā)技術(shù)進行選擇，制定合適的技術(shù)方案，不僅能幫助開發(fā)者理清系統(tǒng)前后端邏輯，而且能大大提高開發(fā)效率，本系統(tǒng)中所選取的技術(shù)均是目前主流且較為穩(wěn)定的開發(fā)技術(shù)[13-14]。系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

3.2 平臺業(yè)務(wù)功能優(yōu)化

本方案引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，做到教師、物料、教學(xué)資源、學(xué)生以及前端設(shè)備多系統(tǒng)間的信息共享，使信息化水平達(dá)到一個很高的標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)建設(shè)邁向智慧化、一體化、制度化、標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)化，將平臺打造成聯(lián)合各方力量的智慧化信息場所。通過區(qū)塊鏈智能合約來解決管理效率低下問題，通過分布式賬本來解決教學(xué)質(zhì)量與個人信息安全問題。為了保證數(shù)據(jù)安全可靠，需要對區(qū)塊鏈賬本信息進行備份，加強信息安全管理，優(yōu)化后的業(yè)務(wù)功能架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 平臺功能架構(gòu)

3.3 豐富工程訓(xùn)練云資源庫內(nèi)容

該管理平臺覆蓋工程訓(xùn)練的所有工種，并且面向全校不同專業(yè)和學(xué)科的學(xué)生，針對不同的基礎(chǔ)學(xué)科有不同的管理方案。因為不同專業(yè)、不同學(xué)科的實踐教學(xué)有著不同的教學(xué)目的、教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，所以設(shè)計構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的工程訓(xùn)練云資源庫，必須進行全盤考慮，有效地組織實訓(xùn)教學(xué)，讓學(xué)生在實踐教學(xué)中體驗現(xiàn)代制造業(yè)的制造流程與工作模式。

3.4 實現(xiàn)云資源庫的全方位系統(tǒng)檢測功能

針對老舊實訓(xùn)設(shè)備長時間服役而經(jīng)常產(chǎn)生故障的問題，在智慧管理云平臺添加基于區(qū)塊鏈技術(shù)的實訓(xùn)設(shè)備傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動化采集與低功耗、實時傳輸，以及低成本、實時動態(tài)的智能監(jiān)測的新要求。面對實訓(xùn)設(shè)備的各種損傷老化、安全隱患、人為使用不當(dāng)?shù)葐栴}，不再采用傳統(tǒng)人工巡視排查方式，而設(shè)計了工業(yè)級智能機和巡檢App 軟件，實現(xiàn)無紙化、高效、便捷、全面的工程訓(xùn)練中心安全智能巡檢，并利用無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和地圖定位功能，滿足巡檢任務(wù)與信息實時更新的要求。

3.5 工程訓(xùn)練云資源庫全面對接智慧校園管理系統(tǒng)

實現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)與智慧校園管理系統(tǒng)對接和信息傳遞，如圖3 所示，可以實時查詢到設(shè)備、耗材、工具使用信息、設(shè)備運行狀態(tài)信息、各實訓(xùn)工種課程安排信息等。同時，為各專業(yè)的實訓(xùn)教學(xué)安排提供科學(xué)的分配方案，使各實訓(xùn)室的硬件環(huán)境和設(shè)施設(shè)備能夠得到最合理的利用和科學(xué)的維護保養(yǎng)，進而保障師生實訓(xùn)教學(xué)效果和人身安全。

圖3 工程訓(xùn)練云資源庫示意圖

4 結(jié)語

構(gòu)建完整的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的工程訓(xùn)練云資源庫，方便教師的教學(xué)、學(xué)生的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠在訓(xùn)練期間，有條不紊地參與各種教學(xué)活動。

（1）傳統(tǒng)的工程訓(xùn)練模式存在一定的問題，實訓(xùn)的管理模式比較落后，教學(xué)實訓(xùn)設(shè)備的監(jiān)控也存在一定漏洞，另外，資源庫內(nèi)容不夠豐富。

（2）建立基于區(qū)塊鏈技術(shù)的工程訓(xùn)練云資源庫，不僅與現(xiàn)代信息技術(shù)融合在一起，還使得學(xué)生提前適應(yīng)生產(chǎn)流程與現(xiàn)代化企業(yè)的管理模式。

（3）建立基于區(qū)塊鏈技術(shù)的工程訓(xùn)練云資源庫，要科學(xué)研究計劃步驟，逐步解決技術(shù)問題，并根據(jù)實踐教學(xué)情況，優(yōu)化整體構(gòu)架，合理刪減業(yè)務(wù)板塊。