职业院校能力云平台建设方案

职业院校能力云平台建设方案

目录

职业院校能力云平台建设方案 (1)

1.项目建设背景 (3)

1.1行业背景 (3)

1.2学校背景 (5)

2.建设目标 (6)

3.建设原则 (9)

3.1先进性 (9)

3.2标准性 (9)

3.3兼容性 (10)

3.4可升级和可扩展性 (10)

3.5安全性 (10)

3.6可靠性 (10)

3.7易操作性 (11)

4.应用建设方案 (11)

4.1整体方案 (11)

4.1.1整体方案 (11)

4.1.2基础云平台 (13)

4.2应用内容： (15)

4.2.1工业软件资源云： (15)

4.2.2实训车间管理云： (21)

4.2.3教学资管理源云： (22)

4.2.4实训管理云： (27)

4.2.5设备管理云： (28)

4.2.6人才能力云： (33)

1.项目建设背景

1.1行业背景

新世纪以来，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，全球科技创新呈现出新的发展态势和特征。这场变革是信息技术与制造业的深度融合，是以制造业数字化、网络化、智能化为核心，建立在物联网基础上，同时叠加新能源、新材料等方面的突破而引发的新一轮变革，将给世界范围内的制造业带来深刻影响。

为应对这一全球性变革，西方发达国家纷纷提出相应的策略。德国提出了德国工业4.0，美国提出了“再工业化”和“工业互联网”的概念，英国也提出了“第三次工业革命”的概念。

这一变革，恰与中国加快转变经济发展方式、建设制造强国形成历史性交汇，这对中国是极大的挑战，同时也是极大的机遇。

到2012年，中国制造业增加值为2.08万亿美元，占全球制造业20%，与美国相当，但却大而不强。主要制约因素是自主创新能力不强，核心技术和关键元器件受制于人；产品质量问题突出；资源利用效率偏低；产业结构不合理，大多数产业尚处于价值链的中低端。

同时，我国工业面企业面临着一些压力。从区域上来看，现在长三角、珠三角的企业面临劳动力成本上涨、市场萎缩、产业转型的压力，作为我国的老工业基地的东三省，企业也在大规模亏损，中西部地区作为产业转移承接地也面临很多问题。

这些问题是我们发展中一直存在的问题。比如区域产业发展定位不够清晰，区域产业结构趋同，没有形成相互联系的主体功能区，另外各地区在发展中基本处于互相竞争的关系，而不是竞争和合作关系。随着经济增速下行，这方面问题越来越突出。

中国政府经过大量研究，提出了“信息化和工业化深度融合”的产业政策，并持续制定“中国制造2025”行动计划、“互联网与工业融合”行动计划以及“工业云”行动计划等，

其目标和德国工业4.0、美国工业互联网、英国第三次工业革命等提法基本趋同。都是希望在新一轮科技革命和产业变革中，研究如何抢占新一轮发展的制高点。其本质就是互联网和传统工业行业的融合，主攻的方向就是抓智能制造，这是解决我国制造业由大变强的根本路径。

过去五年，我国工业企业在研发设计方面应用数字化工具普及率已经达到54%，近五年年均增长4个百分点。现在很多工业企业甩开图版，搞无纸化设计、数字化模型，这些方面的大量应用，减少了研发的周期，提高了设计的效率，也降低了研发成本。另外在规模以上的工业企业中，生产线上数控装备比重已经达到30%，近五年也是年均增长4个百分点。这些方面都有很好的发展势头。

当然与发达国家相比还有差距，特别是在智能化方面。过去我们使用的一些数控系统、工业机器人，基本上是按人设定的程序作业，它自己并没有人工的智能。所以就出现过有人在修理机器人的时候，一旦忘记关闭电源，机器人对人造成伤害甚至致死的情况。它没有智能装置能感知有人在这作业，设定的程序就不能工作。我们在高端的传感器、重要的操作系统、数字化的基础上需要进一步提高智能化的水平，这样才能达到智能制造的要求。从产品上来说，现在也有一系列智能化的产品，比如工业机器人原来是数控化的、不智能的，将来工业机器人可能智能化。

然而目前各类工科院校的教学工作与学生就业需求普遍存在结构性矛盾。一方面，学生的专业技能训练与企业就业需求技能不匹配，学生毕业后不能快速适应企业实际工作的要求。另一方面，传统教育的内容与先进的现代化设计制造模式脱节，学校缺乏符合现代先进制造业需求的数字化教学和实训环境。因此培养企业所急需的人才已成了当前中国教育的重要责任。

在中国经济新常态下，技工教育也面临着如何应对“新常态”的局面，其发展方向也需要适应产业变革要求，具体表现为以下几点：

1）专业建设方向由原来的注重重点专业建设转向注重服务区域产业的专业群建设。这样才能形成人才培养链和产业链之间的对接。

2）实训基地建设从原来的注重生产性实训基地建设向注重服务产业链的综合服务平台

建设转变。形成承担教学实训、面向企业的生产科研服务及培训、新的技术工艺生产管理方式示范推广的综合性产业服务平台。

3）学生的培养方向从原来的以就业为导向转变为引导学生就业创业并举。

1.2学校背景

XXX学校创建于1951年，是一所以机械加工制造类、电工电子类、计算机信息类和工商管理类专业为主体，紧密结合地区先进制造业和现代服务业应用发展，具中等职业教育和系列技能培训与鉴定为一体的上海市现代化、标志性中等职业技术学校，国家级重点技工学校。学校致力于培养德、智、体全面发展的，知识技能并重的，生产、服务、管理第一线的技能型专门人才。学校紧紧抓住发展机遇，依托上海工程技术大学高等职业技术学院全面推进高端职业技术人才的培养；依托上海高级职业技术培训中心，为社会和企业大力开展继续教育和高技能人才培训，为建设特色鲜明的示范性职业技术院校做出了突出贡献。

制造工程作为学校的重点专业,资产总额5000万元，拥有实验实训场地8000㎡。拥有“市数控技术应用公共实训中心”和“市模具设计与制造公共实训中心”。拥有先进的数控编程设备和四轴、五轴联动加工中心。拥有激光加工、三座标测量仪等一批先进设备，在全市同类学校中处于领先水平。45岁以下教师具有高级专业技术职务人数达到6人；博士率达9.3%；理论教师的硕博比达74%；具有“双师型”教师的比例达29%；技能实训教师的在读本科比例达到70%；技师达到32人；高级技师达到16人。

随着学生人数、数控设备的不断扩充，目前存在以下问题：

1、学生微机室的应用与维护费时费力：一是计算机不同软件的安装升级费时费力，甚至存在不同软件之间的不兼容现象（UG与PRO/E、SW不能同时安装在同一台计算机上，学生上机学习要么卸载重装，要么另外增加机房，不仅占用空间还要增加硬件投入）；二是微机的日常维护，虽然目前安装有还原系统，上课时依然存在个别机器由于系统软件或硬件的原因无法正常开机。

2、教师的资源分散在各个教师手里，缺乏集中共享的应用平台：同一课程不同教师的

教案、课件自己组织，缺乏有效的沟通和共享。一方面造成资源的重复和浪费；另一方面不利于课程的提升和创新。

3、对学生在校期间的表现、测评和评价，目前还是采用传统的方式以分数来评价，缺乏对学生在校期间的学习水平、职业素养、动手能力等直观的测评和记录手段，便于家长时时监督和了解学生的在校表现。

4、如何使学生的技能、专业的设置和课程更贴近于企业的需求，缺乏校企合作和交流的平台。

5、随着库房中工具、刀具、量具、辅具等物品的不断增加，对这些物品的使用缺乏有效的跟踪手段，一方面对这些物品的消耗不能及时统计和采购，另一方面不利于这些物品的管理。

6、现有的设备缺乏精细化的管理，不能合理的调度机床：包括目前机床的使用状况（哪个学生在使用实训、机床运转是否正常、学生是否在加工还是在空转、机床的使用率、开机率，机床的维修保养、学生能否随意开关机床等）通过这些信息一方面可以实时观察了解学生的实训状态，另一方可以合理的调度机床、合理的安排实训。

基于以上几个方面，XXX学校拟引入智能化的前沿网络技术搭建数字制造技术云平台。

2.建设目标

引领现代职业教育发展。瞄准先进职业教育国家和职业院校的办学水平和动向，结合地方产业布局实际，改革创新，探索有利于促进现代产业发展和实现更高质量就业的技能人才培养理念和模式，打造高技能人才培养的创新示范载体。遵循高技能人才成长的规律，整合政校企资源，创新高技能人才培养的政策和机制，打造高技能人才培养、创业、发展的高端载体。

建设高技能人才培养标准研发平台。依托行业、企业，瞄准现代产业发展，开展高技能人才标准和工业标准研发。

建设面向生产的科研服务平台。通过建立生产性设备的台账、设备维护维修日历，计算出设备承接生产任务的能力，并管理生产任务的进度状态，并通过传感器采集设备的主轴负荷，检验加工工艺的合理性，为优化改善生产工艺提供依据。

建设面向社会的创新创业服务平台。针对职业院校中率先实行高技能人才培养培训的，主要是技师学院层级的学校，通过建设创新创业工坊实训室，为专业课骨干教师、实训指导教师、高技能培训学员提供一个学习产品创新设计和快速制造的环境和教学内容。并为学生提供一个技术创业的基础环境。

本项目运用领先的云技术解决方案，搭建一个数字化的云平台，将各种应用程序集中安装并进行发布，用户无论在何地，无论使用何种设备，都能通过各种网络连接方式（WAN、LAN、Internet等），高效访问总部Windows?、UNIX?或Internet的程序和数据。

通过云平台部署不同的应用，可以展示和释放职业院校的各种服务能力，对接企业需求，包括：展示和提供生产场地、展示和提供生产设备、原材料及设备管理、专业人才供需及培养情况、企业员工培训及鉴定、技能培训内容共享、校企互动等。

本项目系统的拓扑图如下:

应用可随需扩展：

1)实训车间的应用：实训车间可作为生产场地对外提供生产服务，通过云平台可以网

络展示三维的实训车间，展示设备布局、类型及能力，监控设备运行状态，直观体现车间的生产能力。

2)库房的应用：库房管理员只需在本机登录应用，即可进行库房的物品登记与借出，

所有的数据及操作全部在服务器上，不在受本机系统升级、硬件损坏及升级以及病毒等困扰。

3)设备的应用：设备维护通过服务器管理，记录各种设备型号、备品备件信息、维护

计划、维护任务派发等。所有设备可以通过联网监控，监控采集信息全部存储在服务器端，客户端可随时随地登录系统查看、统计相关信息，不受客户端软硬件的任何限制。

4)资源管理的应用：所有教学培训资源全部在服务器托管，不在依赖任何一名老师的

本机软硬件环境及资源，老师备课、上课只需通过客户端可随时随地查看调阅权限

范围内的任何资源，不在依赖老师客户端的任何软硬件环境。

5)在线测评的应用：突破现在传统的测评方式及应用环境，不在依赖现在的软硬件环

境，只需通过客户端登陆即可注册参加测评，大大降低了测评系统维护的工作量。

6)人才培养能力应用：展示学生的培养过程，学生在校期间的作品、老师点评、能力

特长等，为用人单位寻找合适的人才提供支持。

7)技能培训及鉴定应用：在教学实训的空余环节，职业院校可以对企业提供员工的培

训、实训、鉴定服务等。通过计划安排、实训过程跟踪、结果的统计分析等手段，

提供企业员工的技能水平。

8)……

3.建设原则

多业务云平台系统方案以实现以上功能为基本要求，在设计上力求做到既要采用前沿先进的技术，又要保证系统的安全可靠性和实用性。具体来讲，其设计遵循以下原则：

3.1先进性

系统的主机系统、网络平台、数据库系统、应用软件均应使用目前国际上较先进、较成熟的技术，符合国际标准和规范；

3.2标准性

所采用技术的标准化，可以保证智能化发展的一致性，增强云平台的兼容性，以达到智能网络的互连与开放。为确保将来不同厂家设备、不同应用、不同协议连接，整个方案从设计、技术和设备的选择，必须支持国际标准的网络接口和协议，以提供高度的开放性。

全面支持IEEE工业标准：802.1d，802.1p，802.1q，802.1x，802.3，802.3u，802.3z；支持路由协议：IP 的RIP V1/2，OSPF，BGP-4；信令标准：H.323,RTP/CRTP。

支持：IPsec、L2TP、GRE、MPLS-VPN规范。

支持多址广播协议：IGMP，DVMRP，PIM-DM，PIM-SM；

网络管理协议：SNMP，RMON，RMON2；

3.3兼容性

运用前沿智能化网络化技术，云平台规划与现有光纤传输网有良好的兼容，在采用先进技术的前提下，最大可能地保护已有投资，并能在已有的网络上扩展多种业务。

3.4可升级和可扩展性

随着技术不断发展，新的标准和功能不断增加，网络设备必须可以通过网络进行升级，以提供更先进、更多的功能。在云平台建成后，随着应用和用户的增加，核心骨干网络设备的交换能力和容量必须能作出线性的增长。设备应能提供高端口密度、模块化的设计以及多种类接口、技术的选择，以方便未来更灵活的扩展。

3.5安全性

在系统方案设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括端口隔离、路由过滤、防DDoS拒绝服务攻击、防IP扫描、系统安全机制、多种数据访问权限控制等具体技术提升整个网络的安全性

3.6可靠性

本系统是7x24小时连续运行系统，从硬件和软件两方面来保证系统的高可靠性。

硬件可靠性：

系统的主要部件采用冗余结构，如：传输方式的备份，提供备份组网结构；主要的计算机设备（如数据库服务器），采用CLUSTER技术,支持双机或多机高可用结构；配备不间断电源等。

软件可靠性：

充分考虑异常情况的处理，具有强的容错能力、错误恢复能力、错误记录及预警能力并给用户以提示；并具有进程监控管理功能，保证各进程的可靠运行数据库系统应。

本系统应具有较强的容灾容错能力，具有完善的系统恢复和安全机制；

3.7 易操作性

提供中文方式的图形用户界面，简单易学，方便实用。 优良的性能价格比。

系统应着重考虑和满足以上的设计要求。

4. 应用建设方案 4.1 整体方案

4.1.1 整体方案

工业云

项目协作

目标 计划 组织 进展 行业需求

搜寻到 了解到

职业院校能力云平台

基础云平台

身份安全数据安全网络安全内容安全安全管理

软件分类软件下载在线续费在线认证工程服务软件资源云

车间布局展示生产状态展示设备监控能耗采集统计分析

车间管理云

资源分类资源共享在线练习在线评测教学资源云

实训申请实训计划过程记录结果统计实训管理云

设备信息维护工单维护计划统计报表

设备管理云

班级人员维护个人简历课程记录作品展示老师评语能力分析

人才能力云

4.1.2 基础云平台

基于北京数码大方的工业云基础设施、云平台架构和软件服务能力架构能力服务平台，工业运基础平台包括云计算基础设施、云服务管理平台、专业云应用和知识资源服务等等。

云计算基础设施：利用已有的计算能力和存储空间的云计算和云存储的平台架构。 云服务管理平台：包括用户管理、服务资源配置、系统安全管理、应用集成服务、综合服务计费和推广培训服务管理等。

专业云应用：通过互联网向广大用户提供产品研发设计软件、产品数据管理、各种专业服务、行业政策和社区服务等。

专业云应用

云平台基础设施：

工业云平台已建成每秒达200万亿次浮点计算能力，主要面向工程计算、科学计算、生物计算应用等40GB高速并行机群网络、万兆主干网、千兆内部网络等，具有电信 160M、联通 50M、光环新网100M、教育网IPV6 1G、教育网IPV4 100M等外部网络接入，上架1000余台高性能服务器，总存储容量达2.6PB，内存总容量60TB。在机房上线系统实际运营中，服务系统可用性已达到99.99%

云服务管理平台：

（1）借助成熟的虚拟化技术，实现了对高性能计算集群中主机、网络和存储空间的虚拟化。

（2）利用成熟的网络文件系统，搭建两个高效、高可用、可扩展的存储资源池，用于存储不同应用需求的数据。其中，系统存储区，使用光纤接入的FC SAN来存储虚拟服务器的系统镜像；数据存储区，基于LoongDisk分布式文件系统构建网络硬盘存储服务。

（3）安全性保障。高可靠的磁盘阵列可以保障数据安全；通过预先定义安全规则，防火墙可以拦截大部分非法的访问请求，入侵检测系统可以屏蔽网络攻击手段。

（4）应用架构。基于底层弹性云基础设施，以虚拟化技术为主要支撑、对平台的软硬件及虚拟机等各类资源进行服务化管理，满足灵活管理和高效利用资源的需要。包括：基于IaaS 平台，实现资源虚拟化、动态规模扩展、自动化部署、负载管理、数据管理、性能故障管理、配置管理等服务，搭建PaaS层，实现中间件层面统一，支持SaaS应用层面扩展；研发统一模型服务、文仓服务、会话服务、认证授权服务、测试和部署服务等；基于云服务平台，支持Web、安卓和苹果等移动终端访问。

4.2应用内容：

4.2.1工业软件资源云：

发布与设计制造相关的软件资源，供学生及平台上的企业员工使用，规范平台上的人员使用的软件及数据存储格式，方便数据沟通及交换。通过软件SaaS服务，提供各种软件增值服务，比如CAE服务，降低企业应用软件的成本，解决企业正版软件应用问题。面向产业的营销、研发设计、工艺、生产制造和维护环节，提供基于云计算平台的软件和资源服务，提供在线CAD软件应用服务，包括二维CAD、三维CAD、3D空间、切割、CAE分析等软件的在线应用，以及产品全生命周期管理（PLM）应用下载、相关在线咨询、在线培训、技术论坛和资源下载等应用服务。

二维CAD服务：

二维CAD是企业在进行产品和工程设计时的最基本工具。二维CAD为用户提供包括符合国家标准的绘图、编辑、工程标注、打印输出、数据接口等强大功能，完全满足机械工程师的设计绘图的CAD需要，并能大幅提供绘图和设计的效率。

三维CAD服务：

三维CAD是企业进行产品设计和创新设计的强大利器，可以直观地进行三维产品可视化设计，建立三维数字化样机，通过仿真模拟，减少设计错误，优化产品结构，缩短产品设计周期，降低产品设计成本。

平台所提供的三维CAD服务主要包括直接建模、参数化建模和混合建模等多种强大的3D 建模和编辑能力；能够读入各种流行的三维CAD数据，将3D模型转成标准二维工程绘图、并实现打印输出的强大功能；能够处理实体、曲面、线框等多种模型数据，实现机构仿真，装配干涉检查，物性计算、高级渲染、动画模拟等功能。

工程分析计算服务：

工程分析计算服务，可以分析计算在各种温度场、电磁场、流体场情况下的关键零部件和机械结构的强度、刚度和疲劳情况，分析可能的失效模式，从而优化产品结构设计方案。可广泛应用于航空航天、汽车、机械装备和工程建设领域。

平台服务能够提供典型零部件的自动有限元分析计算，并自动输出计算分析报告。也可提供用户远程访问大型工程分析计算软件，以及用户自主分析计算的环境。还可以针对用户的专业工程问题，按项目提供专家进行有限元工程分析计算服务。

3D空间服务：

用户可以利用平台的云存储空间，实现资料的共享和协同，以及访问授权的管理，实现

CAD图纸和模型的在线看图浏览，满足互联网时代处处协同、时时共享、安全交流需求。企业可以在数据集中管理的基础上，根据自身的需求逐步建立自己的产品数据管理和产品生命周期管理系统。

资源库服务：

包括设计零部件库、专业应用构件库、产品模型库、设计标准和手册、培训资料库等。

（1）零部件库

提供包括国家标准GB、机械行业标准JB、以及常用零部件的2000多种二维CAD、三维CAD软件的零部件图库，可以大幅提高企业设计效率。

（2）专业应用构件

提供十多种基于二维CAD、三维CAD软件平台的专业构件，如压力容器设计、常用典型机械计算和典型结构绘图等专业应用构件。

（3）产品模型

提供百种以上二维CAD、三维CAD的典型机械的二维图纸、三维模型资料，方便用户参考和重用。模型总量还在持续积累过程中。

（4）设计标准和手册

提供设计人员常用的数十种设计标准。如常用机械设计绘图国家标准、机械标准、化工标准、轻工标准等，以及机械设计手册、五金设计手册、机械加工工艺手册等。

（5）培训资源库

针对平台上各种常用的软件应用，按入门、提高、高级三个不同级别的需求安排课程。平台提供数百种软件在线软件培训、案例培训视频资料服务，并且持续提供常用工业软件的在线培训课程服务。