任明 姜銳 周晨 王曉倩

[摘 要] 隨著傳統(tǒng)制造業(yè)快速向智能制造轉(zhuǎn)型，企業(yè)對地方高校機械類人才的需求也從單純的應用型向復合應用型創(chuàng)新人才轉(zhuǎn)變。本文結(jié)合智能制造下企業(yè)對人才知識、能力和素質(zhì)要求，聚焦人才復合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，優(yōu)化了跨專業(yè)融合的課程教學體系，改善了實驗教學條件，建立了項目分層、能力遞進的實踐教學體系，探索了產(chǎn)業(yè)研究院為載體的校企合作模式。

[關鍵詞] 機械類專業(yè);智能制造;人才培養(yǎng);產(chǎn)教融合

[基金項目] 2018年浙江省高等教育“十三五”第一批教學改革研究項目“新經(jīng)濟背景下地方高校機械類專業(yè)改造升級路徑探索和實踐”（jg20180301）;溫州大學2018年校級重點教學改革項目“機械類專業(yè)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐途徑研究與探索”（16jg06）

[作者簡介] 任 明（1972—），男，浙江寧波人，博士，溫州大學機電工程學院機械電子系主任，講師（通信作者），研究方向為機械工程;姜 銳（1975—），男，浙江瑞安人，學士，溫州大學機電工程學院機械電子系副院長，副教授，研究方向為機械工程。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）35-0125-04? ? ?[收稿日期] 2019-08-16

一、引言

以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、5G等新技術催生下的新經(jīng)濟正改變著全球制造業(yè)的發(fā)展格局。為了扭轉(zhuǎn)我國傳統(tǒng)制造業(yè)始終處于全球產(chǎn)業(yè)鏈的中低端，大而不強、創(chuàng)新不足的局面，2015年國務院發(fā)布了以科技驅(qū)動發(fā)展，以工業(yè)化和信息化相融合的智能制造為主攻方向的計劃，明確了智能制造是未來制造業(yè)發(fā)展的重要方向和發(fā)展趨勢。在國家戰(zhàn)略的引領以及國際制造業(yè)形式的倒逼下，我國制造行業(yè)紛紛向智能制造模式轉(zhuǎn)型。

另一方面，智能制造是以構建“智慧工廠”為核心，集智能設計、智能管理、智能生產(chǎn)、智能物流和智能服務于一體的復雜系統(tǒng)。其核心技術涉及到數(shù)字化建模和制造、傳感器與信號處理、自動控制、工業(yè)機器人、物聯(lián)網(wǎng)、無線通信、生產(chǎn)規(guī)劃和管理等多學科專業(yè)技術知識[1]。目前，制造業(yè)在轉(zhuǎn)型過程中普遍面臨的問題是具備新一代信息技術的復合創(chuàng)新型人才的不足。特別對于中小型企業(yè)，由于受資金場地所限或者產(chǎn)品隨市場需求更迭頻繁，或者生產(chǎn)非標準件等原因，“人機協(xié)作”的模式比純粹的“機器換人”更適合型企業(yè)進行智能制造的改造升級的現(xiàn)狀。其中，“機”不是特指生產(chǎn)線上的工業(yè)機器人，而是制造系統(tǒng)中所有智能設備，因此“人機協(xié)作”模式更強調(diào)了人通過信息技術與各類智能設備的交互管理、融合創(chuàng)新以及人于人之間的溝通合作能力[2-4]。

本文根據(jù)智能制造產(chǎn)業(yè)鏈人才需求的特點，通過重構智能制造的專業(yè)課程體系、實踐教學體系，以及構建信息化實驗教學平臺，深化校企合作等手段，為地方企業(yè)培養(yǎng)能解決智能制造生產(chǎn)中復雜工程問題能力的應用型創(chuàng)新人才進行了探索和實踐。

二、智造背景下機械類專業(yè)教學體系建設

（一）智能制造機械類專業(yè)課程體系

地方高校傳統(tǒng)的機械類專業(yè)課程設置和教學內(nèi)容已經(jīng)滯后于地方企業(yè)智能制造的升級改造進程。根據(jù)圖1智能制造一般技術架構，可知企業(yè)產(chǎn)品從供應鏈訂單管理→數(shù)字化虛擬設計→加工制造→質(zhì)量管理和物流管控的全生命周期都是基于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)化下各系統(tǒng)、平臺、設備間的柔性智能控制來實現(xiàn)生產(chǎn)的最精益化。

因此，在復雜的信息化智造系統(tǒng)中，機械類工程師面對的不再是孤立的機械設備，必須具備除機械類以外的多學科交叉知識，才能應對智造生產(chǎn)中出現(xiàn)的各類復雜問題。為了構建適合地方應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的課程體系，以我校機械類專業(yè)為例，通過走訪調(diào)研知名的科技公司和企業(yè)，并參考智能制造行業(yè)對技能人才需求信息的大數(shù)據(jù)挖掘分析結(jié)果[5]，可知PLC編程、四大家族機器人的控制和編程、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成、MES等技術是國內(nèi)企業(yè)對技能人才的主要要求，同樣也應列屬于應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的專業(yè)核心課程。

另外，我校所處地域有較大的激光和光電產(chǎn)業(yè)集群、汽摩配產(chǎn)業(yè)集群以及完善的模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，傳統(tǒng)課程體系雖然設立了模具方向的專業(yè)模塊，然而隨著企業(yè)智能制造的推進，學生熱心于自動化控制技術以及機器人技術的學習，模具專業(yè)模塊反而鮮有學生選擇而無法開課，但機械類專業(yè)服務地方產(chǎn)業(yè)的區(qū)域特性，決定著“模具設計”作為一門專業(yè)必修課程仍需保留。進一步結(jié)合省機電設計院、市技術監(jiān)督局、市電子研究所、區(qū)經(jīng)信局以及地方優(yōu)勢企業(yè)等科技領域?qū)＜液屯鶎卯厴I(yè)生對智造人才培養(yǎng)的反饋意見，重構了智能制造機械類專業(yè)的課程體系，如圖2所示。

該專業(yè)課程體系是按照工程引導模塊→工程基礎知識模塊→機/電/測控基礎模塊→機電加工系統(tǒng)與裝備（專業(yè)方向模塊）→智能系統(tǒng)模塊的框架搭建，包含了智能制造的產(chǎn)品數(shù)字化設計、數(shù)字化制造、信息技術、生產(chǎn)規(guī)劃和生產(chǎn)執(zhí)行等跨學科專業(yè)知識，為智能制造復合應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)建立了必需的專業(yè)知識架構。該課程體系基于傳統(tǒng)課程體系基礎上重構的關鍵點如下：

1.增強數(shù)字化設計和制造能力

智能制造的關鍵是數(shù)字化設計和制造，強化CAD/CAE/CAM/CAPP的軟件運用能力。增加虛擬現(xiàn)實仿真和數(shù)據(jù)庫技術的學習。

2.增強數(shù)學和邏輯思維能力

智能制造離不開控制技術，而控制的核心是數(shù)學。以案例教學為特色，將工程案例融入到復變函數(shù)與積分變換、概率與數(shù)理統(tǒng)計、線性代數(shù)三門課程進行詳解，為后續(xù)的自動化測控技術打好基礎。

3.增強工業(yè)機器人應用能力

新增機器人專業(yè)模塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模具模塊，增加機器人動力學和運動學、機器視覺和圖像處理、工業(yè)機器人編程和系統(tǒng)集成技術課程。并將塑料注塑模設計和沖壓模設計合并為模具設計一門必修課程。

4.提高生產(chǎn)計劃和管理執(zhí)行能力

機械類工程師懂技術卻不懂生產(chǎn)和質(zhì)量管理是制約智能制造柔性、精益化生產(chǎn)的障礙。將質(zhì)量和管理類課程改為必修課，增加PDM/ERP/MES系統(tǒng)的學習。

5.提高信息技術的應用能力

將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡、射頻技術、工業(yè)控制網(wǎng)絡等信息技術課程增設為任選課，培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)。

（二）智能制造機械類實踐教學體系

1.虛實結(jié)合的實驗教學模式

傳統(tǒng)實驗設備、實驗內(nèi)容、實驗方法已經(jīng)滯后于智能制造下機械類創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。我校機械類專業(yè)結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際在實驗教學方面進行了如下的改革：

首先，在硬件設備上，新增了小型離散型智能制造生產(chǎn)線綜合實訓平臺、工業(yè)機器人分揀和焊接系統(tǒng)、物流倉儲管理系統(tǒng)、激光3D金屬粉末打印平臺、機器視覺平臺、智能制造加工檢測裝配平臺等與智能制造密切相關的的教學儀器和生產(chǎn)設備，以此為基礎構建了智能制造實訓中心。

其次，在實驗內(nèi)容上，減少驗證性試驗、增加創(chuàng)新實驗力度，擴大實驗資源建設渠道。例如液壓傳動課程實驗是基于實驗平臺的驗證性實驗，可改為學生自制木材類挖掘機、液壓機等模型，并用針管軟管、電機搭建液壓傳動系統(tǒng);傳統(tǒng)的金工實習制作一些簡單孤立的零部件，可改為斯特林發(fā)動機的制作，各零件制作完裝配后，通過酒精燈加熱就可運轉(zhuǎn)，可極大提高學生創(chuàng)新思維和動手能力;利用科研成果轉(zhuǎn)換，擴大實驗資源：例如工業(yè)機器人高精度高效率減速器工程化研究的863項目結(jié)題后，構建的減速器精度測試平臺，可直接作為測試技術課程的實驗資源進行利用。

最后，在實驗方法上，將一些能夠緊密結(jié)合智能制造生產(chǎn)且操作耗時長、難度大，有一定危險性的實體實驗，利用VR虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)建為全景式、具有浸入感的綜合創(chuàng)新性的虛擬仿真實驗。

通過以上實驗設備和實驗項目的改進，將虛擬現(xiàn)實仿真實驗與智能制造實訓中心的實體實驗雙層聯(lián)動共同支撐實驗教學，為學生帶來了強烈視覺沖擊，激發(fā)了學生興趣，開辟了信息技術下學生綜合創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的新途徑。

2.項目分層、能力遞進式創(chuàng)新實踐教學體系建設

針對智能制造產(chǎn)品全生命周期涉及機、電、管、控多學科交叉的特點，設置了“數(shù)字化設計、數(shù)字化制造、信息技術、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)執(zhí)行”五個實踐模塊;根據(jù)知識應用的復雜程度，在每個模塊內(nèi)部設置單元、綜合、系統(tǒng)集成三層項目;按照解決智能制造復雜工程問題的能力培養(yǎng)層級遞進的方式，分解為認知能力、基礎能力、綜合能力三個培養(yǎng)階段，系統(tǒng)融入到各級實踐項目的實施中，構建出如圖3所示的模塊化、層次化、能力進階的智能制造創(chuàng)新實踐教學體系。

其中，除“綜合創(chuàng)新”模塊外，其余模塊由課程內(nèi)單元實驗項目、課程群綜合實驗項目兩級支撐。“綜合創(chuàng)新”模塊則涵蓋跨CDIO、學科競賽、學生科研和校企合作下的系統(tǒng)集成項目;平臺建設是依托校內(nèi)的智能制造實訓中心、虛擬仿真中心、科技合作基地、產(chǎn)教融合基地、創(chuàng)客空間、國際化合作基地以及校外的實踐教育基地、地方產(chǎn)業(yè)研究院，構成了課內(nèi)外實驗平臺、校內(nèi)外實習實訓平臺、學生科技創(chuàng)新平臺、國際交流平臺四大平臺;各級實驗項目來源，除部分單元項目為課程內(nèi)實驗項目和CDIO三級項目外，其余項目盡可能來源于生產(chǎn)實際，形成工程化的教學資源庫?；谝陨稀捌脚_+模塊+項目”的實踐教學體系，將工程化的實踐教學活動系統(tǒng)的融入到創(chuàng)新人才的培養(yǎng)過程中。

三、研究院為載體的校企協(xié)同育人模式

傳統(tǒng)校企合作關系中的地方高校始終沒有改變自身“求助”的身份，而地方企業(yè)往往也是“參與者”的身份[6]，特別當企業(yè)與地方高校協(xié)同培養(yǎng)智能制造人才時，企業(yè)往往要投入更多的設備和資金，并且人才培養(yǎng)的長期性以及企業(yè)投入后成效的隱形性，最終導致校企合作缺乏長期性和穩(wěn)定性。因此，智能制造背景下如果要深化產(chǎn)教融合，必須要由地方政府主導，通過校企政三方努力才能獲得好的成效。

我校機械類專業(yè)以激光與光電智能研究院為紐帶，與地方中小企業(yè)建立了協(xié)同創(chuàng)新人才培養(yǎng)的緊密關系。研究院由政府主導下的浙南科技城管委會與我校共同投入資金建成獨立事業(yè)法人機構。研究成員主要由機械類專任教師以及研究院自主引進專家組成科技創(chuàng)新團隊，協(xié)同地方企業(yè)共同承擔區(qū)域關鍵產(chǎn)業(yè)的技術研發(fā)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)和科技成果轉(zhuǎn)化。研究院通過學科的支撐來實現(xiàn)服務地方，不僅研究院科研經(jīng)費和學院的學科經(jīng)費可以互動，學科的重點科研設備也融入到研究院設備中面向地方企業(yè)共享，從人才、設備、科研成果等各方面吸引地方企業(yè)與研究院合作。

另一方面，通過研究院的牽線搭橋，利用學校和政府的優(yōu)惠條件吸引優(yōu)質(zhì)的項目合作企業(yè)入駐校內(nèi)的產(chǎn)教科技大樓，院企共同投資建設工廠化創(chuàng)新實踐基地。企業(yè)在滿足機械類專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教學需要的基礎上，可使基地功能多樣化來滿足企業(yè)利益，而常駐基地的企業(yè)專家，也可隨時指導學院學生的創(chuàng)新實踐活動。通過產(chǎn)業(yè)研究院的紐帶，將企業(yè)與學院捆綁為經(jīng)濟利益共同體，建立了長期牢固的校企合作關系。同時，產(chǎn)業(yè)研究院也為學院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊的中小微企業(yè)的創(chuàng)業(yè)和發(fā)展提供了良好的孵化環(huán)境。

四、結(jié)語

傳統(tǒng)地方高校機械類專業(yè)應用型人才培養(yǎng)已經(jīng)無法滿足企業(yè)對智能制造人才知識、能力和素質(zhì)的要求，機械類專業(yè)升級改造關鍵是根據(jù)智能制造的特征，重構適合智能制造的專業(yè)課程體系，并在信息技術基礎上完善實驗/實踐教學環(huán)節(jié)，建立平臺—模塊—工程項目的實踐教學體系，同時探索以研究院為載體的新型校企合作模式，深化產(chǎn)教融合，從而實現(xiàn)智能制造下具有大工程觀，能解決復雜工程問題能力的復合應用型創(chuàng)新人才培的培養(yǎng)。

參考文獻

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