李明

摘 要：介紹了工業(yè)4.0的發(fā)展現(xiàn)況，分析了該次工業(yè)革命對制造業(yè)，特別是對中國制造業(yè)的影響；在此基礎上，探討了在工業(yè)4.0的背景下，對制造類專業(yè)人才具備知識和能力的新要求；最后討論了當前機械制造及其自動化專業(yè)在培養(yǎng)過程中，課程設置和培養(yǎng)模式的不足之處，闡述了在此背景下進行教學改革的必要性，并初步提出了一些為保障我國工業(yè)4.0順利發(fā)展，機械制造類本科專業(yè)教學改革的應對策略。

關鍵詞：工業(yè)4.0；應用型本科機械制造專業(yè)；教學改革

中圖分類號：G4 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.17.089

0 介紹

機械專業(yè)涉及知識面廣，技術更新快，這就要求培養(yǎng)的人才知識面寬、適應能力強、并具有較強的工程實踐能力。因此，廣大教學工作者在機械專業(yè)的教學改革上，不斷努力，從不同角度做出很多成果，帶給我們很多啟迪。例如，將該專業(yè)的實踐教學以體系的方式構建；在教學改革中突出知識融合與能力培養(yǎng)；將工程教育認證作為導向進行的實踐教學模式開發(fā)；側重主動實踐能力培養(yǎng)的體系構建。然而，我們當前面臨著由工業(yè)4.0給制造業(yè)的一個巨大變革，企業(yè)處于智能化轉型的關鍵時期，需要高校對此迅速做出相應并在專業(yè)設置和課程建設上進行改革。

1 工業(yè)4.0 發(fā)展簡介

1.1 工業(yè)4.0出現(xiàn)的原因

當前制造業(yè)面臨三個方面的巨大壓力。第一，來自市場的壓力：隨著市場多樣化、用戶需求多變化、產(chǎn)品種類多樣化，導致企業(yè)間競爭白熱化和利潤空間縮小。第二，來自資源與環(huán)境的壓力：在同行相繼增加產(chǎn)能的情形下，資源相對短缺且給環(huán)境保護帶來很大壓力；第三，來自制造成本的壓力：原材料價格上揚以及勞動力成本的提高，使得總的制造成本不斷上漲。因此，傳統(tǒng)的以能量轉換工具為推動力的經(jīng)濟將難以繼續(xù)發(fā)展，而且傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)展模式也已經(jīng)沒有競爭力，因此新一代的工業(yè)革命應運而生，主要國家紛紛出臺制定制造業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略，如2012年美國的先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略、2013年德國的工業(yè)4.0發(fā)展戰(zhàn)略，以及2015年我國提出的中國制造2025。

1.2 工業(yè)4.0的特點及企業(yè)轉型的方向

工業(yè)3.0（基于信息技術實現(xiàn)自動化生產(chǎn)）的特點是單一品種的大規(guī)模生產(chǎn)，即在中央集中控制下，通過有線通訊，使得流水線工藝按順序操作。無法實時監(jiān)控位置信息。與之相比較，在工業(yè)4.0時代，將是基于無線通訊的分散控制下的，可以自律操作的單元化工藝，并能夠實時追蹤位置信息。也就是說后者可能完成多個種類的大規(guī)模生產(chǎn)，實現(xiàn)大規(guī)模定制。因此，在這個背景下，企業(yè)的升級轉型主要體現(xiàn)在如下幾個方面：管理理念從以產(chǎn)品為中心、靠低成本贏得市場，轉變?yōu)橐灶櫩蜑橹行?，以快速響應贏得市場；驅動方式從根據(jù)市場預測安排生產(chǎn)，轉變?yōu)楦鶕?jù)客戶訂單安排生產(chǎn)；競爭核心從通過穩(wěn)定性和控制力取得高效率，轉變?yōu)橥ㄟ^靈活性和快速響應實現(xiàn)多樣化和定制化；目標從以低價格開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付產(chǎn)品和服務，轉變?yōu)橐远鄻踊投ㄖ苹_發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付顧客需要的產(chǎn)品和服務。

2 工業(yè)4.0對制造專業(yè)人才的新要求

工業(yè)4.0中處處體現(xiàn)出智能化的要求，即能源管理智能化、生產(chǎn)設備智能化、生產(chǎn)過程控制智能化、供應鏈管理智能化。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式下，材料在一定信息和能源的驅動下，生產(chǎn)為產(chǎn)品。而在工業(yè)4.0時代，智能物料在由可相互通信的機器所組成的信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)，在云計算網(wǎng)絡的監(jiān)控下，生產(chǎn)為智能產(chǎn)品。其本質是基于“信息物理系統(tǒng)”實現(xiàn)“智能工廠”。其中，要求在物理系統(tǒng)內，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的感知并發(fā)送給信息系統(tǒng)；要求在信息系統(tǒng)內對數(shù)據(jù)進行處理并將操作控制返回物理系統(tǒng)。具體到我國的情況，在工業(yè)4.0時代我國制定了“中國制造2025”的規(guī)劃。在這一規(guī)劃中，將加快新一代信息技術與制造業(yè)融合，推進智能制造。在這一進程中，在技術層面上相比3.0時代出現(xiàn)了新的變化，具體表現(xiàn)如下。

（1）信息技術在各項業(yè)務環(huán)節(jié)的應用；

（2）橫向業(yè)務覆蓋包括研發(fā)設計、制造過程、經(jīng)營管理和市場流通等；

（3）縱向滲透指信息技術的應用層次不斷提高；

（4）信息技術與企業(yè)業(yè)務深度結合，推動業(yè)務流程的逐漸優(yōu)化和創(chuàng)新；

（5）信息實現(xiàn)了與生產(chǎn)資料、勞動者等企業(yè)生產(chǎn)要素的相互融合，而且其本身也成為企業(yè)生產(chǎn)必不可少的要素；

（6）信息化建設突破企業(yè)邊界，促進了技術、管理和市場等方面的模式創(chuàng)新，催生了新的企業(yè)能力。

因此，在工業(yè)4.0的背景下，應對技術層面出現(xiàn)的新變化，對于工業(yè)4.0時代機械專業(yè)技術人員的要求有如下幾點。

（1）知識更加全面，便于對設備和生產(chǎn)過程理解、調試和維護。要求技術人員擁有機械、電子、信息、自動化等方面的專業(yè)知識和實踐操作能力。特別是液壓與氣動、PLC控制、單片機控制、傳感器等。

（2）動手能力強，能迅速調試修復設備及生產(chǎn)線。要求技術人員熟練掌握電工、鉗工及裝配技術。

（3）對自動化行業(yè)元器件原材料了解。要求掌握電動、氣動、開關、傳感器的特性和功能。能夠迅速選型和實操更換。

（4）對信息技術有相當?shù)牧私夂蛻媚芰?。要求對物?lián)網(wǎng)中機器間、機器與物料間信息的發(fā)送、接收、存儲理論與方法有充分認識和了解。

3 工業(yè)4.0背景下的應用型本科機械專業(yè)改革

對于應對工業(yè)4.0的專業(yè)教學改革，工業(yè)與信息化部于2015年發(fā)布了“工信部關于開展2015年智能制造試點示范專項行動的通知”（工信部[2015]72號）：“組織實施智能制造人才培養(yǎng)計劃。支持高校開展智能制造學科體系和人才培養(yǎng)體系建設，建立知識與人才開放共享平臺?！币虼?，在工業(yè)4.0背景下，以原有機械制造專業(yè)為基礎，進行新的學科體系和人才培養(yǎng)體系建設，不僅是企業(yè)轉型升級的需求，也是有政策支持的。我們需要做到的有如下幾點。

3.1 專業(yè)設置與智能制造企業(yè)轉型升級需求對接

如前所述，智能制造企業(yè)的升級轉型將產(chǎn)生巨大的人才需求缺口，按照原有的培養(yǎng)方案，畢業(yè)學生掌握的知識和具有的能力已經(jīng)無法滿足轉型升級的需要，因此這個巨大的需求缺口要求高校，特別是應用型本科高校迅速做出響應，保障我國工業(yè)4.0進程順利開展。從高校的角度來看，這次專業(yè)設置的改革與升級也是提高畢業(yè)生質量、提高就業(yè)率、創(chuàng)下高校好口碑的一個契機。

在具體的操作上，可以在機械制造專業(yè)的培養(yǎng)方案為基礎，將自動化、信息專業(yè)的資源（師資、課程、實驗設備）進行整合，按照未來智能制造的需求制定新的培養(yǎng)方向，突出在制造過程中的信息化與自動化高度融合。有條件的高校甚至可以直接開辦智能制造專業(yè)，這是在政策上得到鼓勵的。

3.2 課程內容與職業(yè)標準對接

企業(yè)智能制造項目實施后，其相關要求將落實到每一個相關的工作流程和人員。需要在相關的課程中介紹智能制造的背景、企業(yè)的信息化環(huán)境，并普及關于“互聯(lián)網(wǎng)+”、ISO9000、14000、18000的內容，要從思想上和技術上都讓學生做好準備。

3.3 教學過程與生產(chǎn)過程對接

在工業(yè)4.0時代，對于技術人員的實踐能力要求尤其高，所以在教學過程中，要注意在教學過程中盡量與生產(chǎn)實際對接，培養(yǎng)學生的工程能力。而其中教學資源的開發(fā)和團隊建設最為迫切。主要包括以下幾個方面：（1）“智能工廠或數(shù)字化車間”的實驗和實訓場所；（2）與“智能工廠或數(shù)字化車間”相關的教學資源；（3）能承擔“智能工廠或數(shù)字化車間”相關的教學任務的“校企混編‘雙師型團隊”；（4）能承擔相關實習任務的高水平企業(yè)（基地）。高校應注意送相關的骨干教師去智能化程度較高、轉型比較成功的企業(yè)學習以及尋求合作機會。

4 總結

本文針對當下制造業(yè)升級換代的大背景，分析了制造業(yè)的發(fā)展趨勢，在此基礎上，結合當前應用型本科機械專業(yè)的教學現(xiàn)狀，總結了現(xiàn)有機械專業(yè)設置課程建設改革的緊迫性和必要性，并從不同角度提出了幾點改革建議與方向，供相關高校相關專業(yè)的同行參考。

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