肖 瀟 胡雙喜 張 靜

(湖北開放大學/湖北科技職業(yè)學院,湖北武漢430074)

一、 引言

裝備制造業(yè)是所有制造業(yè)轉型發(fā)展的重要支撐,是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的命脈,是綜合國力的重要基石。中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心等單位發(fā)布的《中國制造強國發(fā)展指數(shù)報告》中提到,我國制造強國發(fā)展指數(shù)位居全球第三陣列。與美國、德國等制造強國相比,差距集中體現(xiàn)在“制造業(yè)增加值率”“制造業(yè)全員勞動生產(chǎn)率”等指標?？梢?我國制造業(yè)規(guī)模巨大,智能制造發(fā)展空間廣闊。目前,我國制造行業(yè)中90%以上的企業(yè)是中小企業(yè),根據(jù)《中國智能制造發(fā)展研究報告:能力成熟度》統(tǒng)計數(shù)據(jù),2021年,我國79% 的中小企業(yè)仍然處于數(shù)字化轉型的初級階段,12%的中小企業(yè)處于數(shù)字化轉型的應用踐行階段,僅有9%的中小企業(yè)處于數(shù)字化轉型的成熟階段。由此看出,推動我國智能制造業(yè)全面發(fā)展,就要打破中小企業(yè)發(fā)展在技術、人才等方面存在的多重壁壘。

為促進新一代信息技術與制造技術的進一步融合,國家逐年對傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)進行數(shù)字化、信息化、智能化改造,培育智能制造企業(yè)。為此,先后頒布了多項關于鼓勵、規(guī)范智能制造行業(yè)發(fā)展的相關政策,如2015年國務院印發(fā)了《中國制造2025》,這是我國實施“制造強國”戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領［1］,旨在加快新一代信息通信技術與制造業(yè)的深度融合。

隨著裝備制造業(yè)的轉型升級和技術的不斷更新,對技術技能人才的質(zhì)量要求越來越高,這給高職裝備制造類專業(yè)的人才培養(yǎng)帶來了極大的挑戰(zhàn)?！懂a(chǎn)業(yè)數(shù)字人才研究與發(fā)展報告(2023)》指出,企業(yè)數(shù)字化轉型投入增加、數(shù)據(jù)和數(shù)字技術應用與業(yè)務結合等舉措將持續(xù)推動智能制造行業(yè)數(shù)字化轉型,轉型能否達到預期效果還將取決于智能制造領域的人才數(shù)量和質(zhì)量。除了人才培養(yǎng)數(shù)量,在智能制造人才的質(zhì)量上,企業(yè)提出在有較高專業(yè)技術能力的基礎上,還要具備更強的信息化和智能化應用等綜合能力。為了加快智能經(jīng)濟發(fā)展與智能制造人才匹配優(yōu)化實現(xiàn)同頻共振,高職教育需要把握信息和數(shù)字化時代的機遇,注重教育理念的轉變,探索一種更為適切的裝備制造類專業(yè)人才培養(yǎng)模式。

鑒于此,本文將以湖北某高職院校為例,闡述數(shù)字化背景下,高職院校裝備制造類專業(yè)智能化轉型升級面臨的問題,并從專業(yè)動態(tài)調(diào)整、人才培養(yǎng)方式轉型、專業(yè)建設模式等方面探索升級的路徑。希望本研究既可以為高職專業(yè)建設提供系統(tǒng)的實踐框架,也可以為同類型高職裝備制造類專業(yè)智能化轉型升級提供借鑒。

二、高職裝備制造類專業(yè)建設現(xiàn)狀與問題

(一)當前高職裝備制造類專業(yè)人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀

教育部2021年發(fā)布的《職業(yè)教育專業(yè)目錄(2021年)》就重點服務制造業(yè)強國,提出了以目錄為引領推進職業(yè)教育裝備制造大類供給側改革的實施路徑。高職裝備制造大類專業(yè)目錄以智能裝備行業(yè)需求為導向,以智能裝備行業(yè)前沿技術為引領,更加突出了適應性和數(shù)字化。眾多高職院校積極響應國家政策,以向數(shù)字化、智能化轉型升級作為專業(yè)建設目標,培養(yǎng)滿足智能制造企業(yè)需求、服務區(qū)域智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才。

在專業(yè)設置方面,與智能制造相關的專業(yè)發(fā)展迅猛。例如工業(yè)機器人技術專業(yè)、智能制造專業(yè)等。一批最早設置的智能制造相關專業(yè)快速建設成為學校與省級甚至國家級重點、骨干、特色專業(yè)。分析教育部首輪立項建設的141個高水平專業(yè)群,裝備制造大類專業(yè)涉及27個專業(yè)群,占比19.1%。其中,與數(shù)字化、智能化相關的自動化類專業(yè)有11個,占據(jù)了半壁江山。

在實訓條件改善方面,更加重視校企聯(lián)合建設高端實訓條件。數(shù)字化背景下的設備集合軟件與硬件一體,加工、自動控制等綜合技術。不少高職院校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合建立了智能工廠,建設了有工業(yè)機器人、高端數(shù)控設備的專業(yè)實訓室,對智能實訓設備投入在百萬、千萬級。

從學生就業(yè)形勢和行業(yè)企業(yè)對人才需求的角度分析,傳統(tǒng)裝備制造行業(yè)對勞動力的需求減少,給高職裝備制造類專業(yè)的學生就業(yè)帶來了不確定性。

(二)高職裝備制造類專業(yè)智能化轉型面臨的問題

當前絕大多數(shù)高職院校都在對裝備制造類專業(yè)進行智能化升級建設,打造智能制造專業(yè)群,取得了一些成績,但是轉型建設依然面臨諸多問題。

1.裝備制造類專業(yè)結構與區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在不適應性

裝備制造類專業(yè)特色不鮮明,沒有主動對接區(qū)域制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結構,對區(qū)域制造業(yè)人才需求缺乏準確判斷和有效應對。出于辦學成本考慮,一些低成本專業(yè)設置過多,一些制造業(yè)緊缺專業(yè)開設比較少,不能很好地適應區(qū)域制造業(yè)的發(fā)展需求。具體表現(xiàn)在區(qū)域范圍內(nèi)智能制造相關企業(yè)對高端技能型復合型人才的需求難以獲得有效滿足。

2.專業(yè)建設模式與智能制造產(chǎn)業(yè)的人才需求不符合,存在滯后性

對于智能領域的技術技能人才崗位能力素質(zhì),企業(yè)提出了更多的新要求。在專業(yè)技能上,崗位職業(yè)能力向多元化、復合化發(fā)展。除了掌握傳統(tǒng)的機械制圖、制造技術、電工技術外,對電氣自動控制、網(wǎng)絡技術的掌握要求越來越多、越來越高,對“智能制造基礎知識、傳感器、機器人、物聯(lián)網(wǎng)、智能化設備的操作和維修,智能化產(chǎn)品和服務”等提出了明確的需求,對跨界、跨學科的復合型能力也提出了要求。職業(yè)素養(yǎng)方面,對團隊合作、交流表達能力、自信心、愛崗敬業(yè)等也提出了明確的要求。而高職教育在人才培養(yǎng)模式、課程體系上與智能制造行業(yè)需求脫節(jié);校企合作模式單一,合作深度不夠,新技術、新工藝、新設備未能深度融入專業(yè)教學;實訓條件、教學內(nèi)容等嚴重滯后企業(yè)生產(chǎn)活動;現(xiàn)有專業(yè)課程中的智能制造知識體系建設尚待完善,與智能制造產(chǎn)業(yè)密切相關的產(chǎn)教融合、教研平臺資源建設薄弱。

3.高職智能制造類專業(yè)師資數(shù)量和能力不足

將智能技術融入高職裝備制造類專業(yè),除了掌握CAD/CAM技術、數(shù)控加工與編程、自動控制原理、多軸加工技術等傳統(tǒng)課程的內(nèi)容,還需要加強在數(shù)字圖像處理、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡等以工程數(shù)學為基礎的課程方面的內(nèi)容,這對教師的人工智能素養(yǎng)、人工智能技術儲備、智能開發(fā)領域的科研和教學能力提出了更高要求。在新技術的沖擊下,教師知識迭代、工程實踐能力明顯不足。

以上諸因素的存在導致高職培養(yǎng)的智能制造人才依然不能滿足企業(yè)的需求。從數(shù)量上看,依據(jù)《產(chǎn)業(yè)數(shù)字人才研究與發(fā)展報告(2023)》顯示,智能制造數(shù)字人才現(xiàn)狀呈現(xiàn)供不應求態(tài)勢。2022年中國智能制造行業(yè)的數(shù)字人才缺口達430萬人,人才供應與需求比率為1∶2.2。預計到2025年,行業(yè)數(shù)字人才缺口將達550萬人,人才供需比為1∶2.6。其中高職對應的技術技能型人才占比近50%以上。中國機械工程學會頒布的《智能制造領域人才需求預測報告》顯示,預計2025年,我國智能制造人才缺口數(shù)量近390萬人。［4］

三、數(shù)字化背景下高職裝備制造類專業(yè)智能化轉型升級路徑

數(shù)字化背景下高職裝備制造類專業(yè)如何進行轉型升級?這是很多開設裝備制造類專業(yè)的高職院校關心的問題。隨著近年來國家創(chuàng)新發(fā)展行動計劃、提質(zhì)培優(yōu)行動計劃,雙高校建設依次推進,高職院校在國家政策的引導下進行頂層設計,邊建設邊探索,出現(xiàn)了一些值得借鑒的思路。本文以湖北某省屬高職雙高院校的實踐為例,提供了一個系統(tǒng)化的裝備制造類專業(yè)智能化轉型升級的路徑。

該校裝備制造類專業(yè)在建設之初,由機械設計與制造、機電一體化、焊接等4個傳統(tǒng)專業(yè)組成,只具備最基本的實訓條件。和同類院校相比,專業(yè)特色不鮮明,對接行業(yè)企業(yè)不聚焦,標志性建設成果少?；诖朔N狀況,學校根據(jù)所處區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的現(xiàn)狀,擬訂發(fā)展規(guī)劃,緊隨區(qū)域、緊貼產(chǎn)業(yè)、緊扣技術轉變?nèi)瞬排囵B(yǎng)方式。通過建立專業(yè)動態(tài)調(diào)整機制,確定體現(xiàn)政、校、行、企、生多主體需求的專業(yè)建設模式,以教師團隊建設作為關鍵點,提升教師的數(shù)字化教學能力與專業(yè)能力,推動裝備制造類專業(yè)智能化轉型。經(jīng)過近五年的實踐探索,現(xiàn)已建設成為以工業(yè)機器人技術專業(yè)為核心,在省內(nèi)具備較大影響力的智能制造高水平專業(yè)群,人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提升,培養(yǎng)的畢業(yè)生獲得了區(qū)域內(nèi)企業(yè)的認可。在此過程中,打造了工業(yè)機器人技術等國家級骨干專業(yè),完成了教育部現(xiàn)代學徒制試點,建設了國家級教學團隊,取得許多標志性成果?？偨Y起來,該校裝備制造類專業(yè)智能化升級策略有如下幾點值得借鑒參考,具體如圖1所示。

圖1 專業(yè)智能化升級策略

(一)建立專業(yè)動態(tài)調(diào)整機制,組建智能制造專業(yè)群

基于“五率、兩度、四要素”,建立科學的專業(yè)動態(tài)調(diào)整機制,淘汰過時專業(yè),增加新興專業(yè),是教育適應社會經(jīng)濟發(fā)展的必然舉措。

首先,針對裝備制造專業(yè)結構與區(qū)域智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展不適應的問題,該校聯(lián)系地方政府、行業(yè)協(xié)會,依托校企聯(lián)合成立的智能裝備創(chuàng)新聯(lián)盟,調(diào)研產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,建立包含區(qū)域裝備制造業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景、人才規(guī)格和數(shù)量需求、畢業(yè)生就業(yè)情況等信息的數(shù)據(jù)庫。定期梳理報考率、報到率、就業(yè)率、專業(yè)對口率、升學率、家長滿意度、企業(yè)滿意度等關鍵指標,構建政、校、商、企信息共享平臺。

根據(jù)新技術發(fā)展、智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人才需求、辦學條件四大要素,以及“五率”、“兩度”等關鍵指標,通過停、改、建等方式進行專業(yè)群優(yōu)化,停辦了焊接、材料成型等傳統(tǒng)專業(yè),改造了傳統(tǒng)機械設計與制造專業(yè),新設了工業(yè)機器人技術等體現(xiàn)新技術的專業(yè),最終形成了針對高端裝備的智能制造專業(yè)群。8年來,該專業(yè)緊扣區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展鏈條,發(fā)揮群內(nèi)專業(yè)協(xié)同效應和企業(yè)實踐,持續(xù)推進專業(yè)建設與產(chǎn)業(yè)訴求的深度融合。

其次,根據(jù)區(qū)域內(nèi)高端智能制造崗位需求,協(xié)同體系化設計、模塊化課程、項目化資源以重構課程［6］,對接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等新技術,升級教學內(nèi)容以支持建設智能制造專業(yè)群(見圖2),通過年度專業(yè)診改和評估,調(diào)整專業(yè)群結構,以便全方位、多層次地適應區(qū)域智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。專業(yè)動態(tài)調(diào)整后建成國家級骨干專業(yè),現(xiàn)代學徒制試點專業(yè),省級特色專業(yè),專業(yè)人才培養(yǎng)更加適應區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

圖2 智能制造技術專業(yè)群構建圖

(二)改革專業(yè)建設升級模式

依托數(shù)字應用場景,改革專業(yè)建設模式,多重路徑推進專業(yè)升級,打造了“雙主體、四重構”的專業(yè)建設升級模式。校企“雙主體”協(xié)同,與龍頭企業(yè)深度融合發(fā)展,共建聚焦某一智能裝備的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體,推行國家級現(xiàn)代學徒制試點、“1+X”證書制度試點,形成“數(shù)字化+智能化”的“重構專業(yè)建設組織框架、人才培養(yǎng)模式、課程體系和教學內(nèi)容、重建實訓基地”專業(yè)智能化升級模式。通過思政+課程、創(chuàng)業(yè)導師+項目、技術培訓+競賽等方式培養(yǎng)適應智能制造產(chǎn)業(yè)崗位緊缺的“德技、專創(chuàng)”雙融合的復合型技術技能人才。

針對專業(yè)內(nèi)涵建設滯后于產(chǎn)業(yè)智能化轉型升級需求的問題,該校借助升級校企 “雙主體”合作模式全力推進專業(yè)升級,促進產(chǎn)教融合、校企合作,與多家企業(yè)、科研院所共建智能裝備創(chuàng)新聯(lián)合體;通過“四重構”提升專業(yè)內(nèi)涵建設品質(zhì),有效對接智能制造裝備崗位群要求和關鍵技術,適應產(chǎn)業(yè)轉型升級需求,培養(yǎng)適應社會需求的技術技能型人才。

1.重構專業(yè)建設組織框架

聯(lián)合區(qū)域行業(yè)組織、企業(yè)、管理機構構建專業(yè)建設組織管理運行體系,完善校企合作育人機制,構建政校行企多元化,校、院、專業(yè)群三層級專業(yè)建設組織框架。一是組建多元融合的校企、校園人才共育聯(lián)合體。學校專業(yè)建設指導委員會中來自行業(yè)、企業(yè)的專家占比達30%以上,現(xiàn)代學徒制、校企訂單班等人才培養(yǎng)模式的工作專班中來自企業(yè)、行業(yè)的專家占比達50%以上。二是構建覆蓋學校各相關專業(yè),校、院、專業(yè)群三層級的專業(yè)建設組織框架,便于專業(yè)與專業(yè)間資源有效利用?？梢猿浞终{(diào)動、發(fā)揮校內(nèi)各學院、各專業(yè)對接企業(yè)的主動性,拓寬企業(yè)參與育人的渠道。

2.重構人才培養(yǎng)模式

與區(qū)域內(nèi)的頭部企業(yè)合作,校企共研人才培養(yǎng)方案。企業(yè)全面深度參與人才培養(yǎng)過程,開展企業(yè)訂單培養(yǎng)、學徒培養(yǎng),配套適合的教學管理辦法,推動校企專業(yè)共建、師資共享等各項校企合作的深入開展。

構建“德、技、創(chuàng)”一體化的“思想政治+課程、創(chuàng)業(yè)導師+項目、技術培訓+競賽”相結合的復合型技術技能人才培養(yǎng)模式,滿足企業(yè)人才需求。在教學中全面推進課程思政,邀請院士、勞模進課堂,培養(yǎng)學生工匠精神和職業(yè)素養(yǎng)。成立智造創(chuàng)客中心,培育移動機器人、3D打印創(chuàng)客空間、數(shù)字化創(chuàng)新設計、智能加工等多個先進技術社團,并配備導師,提供場地、資金支持、創(chuàng)業(yè)輔導、技術支持?；谏鐖F開展培訓、競賽、雙創(chuàng)實踐活動,實施學分置換。

3.重構課程體系和教學內(nèi)容

隨著新一代技術革命對裝備制造業(yè)的影響,產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新,涌現(xiàn)出一批新職業(yè)、新崗位、新技術。分析崗位對人才的需求,按照“認知→專業(yè)技能→綜合能力→創(chuàng)新能力”遞進的規(guī)律,重構課程體系與教學內(nèi)容。

順應高端裝備制造業(yè)新技術變革,如智能工裝設計、智能產(chǎn)線集成等關鍵技術,融合高端數(shù)控機床、工業(yè)機器人、增材制造等智能制造技術,以及物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)、云服務、大數(shù)據(jù)分析等信息化技術,重構基于學習情境的項目引導式專業(yè)群課程體系。對標企業(yè)典型項目、技能大賽、X證書,引入MES、虛擬調(diào)試、數(shù)字孿生等新技術升級教學內(nèi)容,融合高端數(shù)控機床、增材制造等智能制造技術,增加“多軸加工編程與仿真”“機器人視覺”“MES技術應用”等新技術課程內(nèi)容,構建機、電、信息復合的智能制造技術專業(yè)群課程體系。

采用模塊化教學,將專業(yè)群的核心專業(yè)課程分為“機械零部件數(shù)字化設計模塊”“數(shù)控編程與加工模塊”“工業(yè)機器人工作站裝調(diào)模塊”“智能成套裝備集成模塊”“智能控制系統(tǒng)集成模塊”。圍繞智能制造崗位工作,基于校內(nèi)實訓設備和校外實訓基地,積極和企業(yè)合作開發(fā)智能制造技術專業(yè)群立體化教學資源,使工作崗位的要求與標準和教學緊密結合。

4.重建實訓基地

為了深入升級校內(nèi)實訓室建設,該校通過校企合作共同建設集“教學、培訓、競賽、考證、生產(chǎn)、科研”等六位一體綜合實踐基地。對接智能制造龍頭企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)過程,開發(fā)支持專業(yè)群人才培養(yǎng)需求的三維虛擬仿真系統(tǒng)(見圖3)、CAPP、MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)、柔性制造和數(shù)字孿生、多軸加工等現(xiàn)代智能制造技術,建立了虛實結合、項目進階式實踐教學體系(見圖4),以切實提高實踐的有效性。

圖3 虛擬數(shù)字化工廠

圖4 工業(yè)機器人項目進階式實踐體系

(三)構建教師發(fā)展路徑

構建了“雙平臺、四維度”的教師發(fā)展路徑,如圖5所示。搭建校校合作和校企聯(lián)手的教師能力提升“雙平臺”,以問題為導向、項目為引領,確立“產(chǎn)、訓、賽、研”四維度能力提升途徑(企業(yè)項目歷煉、集中培訓鍛煉、技能比武錘煉和競賽指導促煉、課程開發(fā)和課題研究磨煉)等方式促進了團隊整體水平的提升。

圖5 數(shù)字化背景下“雙平臺、四維度”的教師發(fā)展路徑

打造智能制造專業(yè)教學團隊,是保證智能制造人才培養(yǎng)的必備條件。智能制造團隊的培養(yǎng)離不開培養(yǎng)平臺的搭建。平臺運行主要采用雙向聘用模式,為校企聯(lián)手、校校合作的深度融合和人才流動提供了現(xiàn)時可能。

首先,搭建人才交流提升“雙平臺”,提升教師專業(yè)能力成長與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應性。一是與行業(yè)企業(yè)共建服務中小微企業(yè)的“智能制造中小微企業(yè)工程技術中心”“高技能人才培訓基地”,增強教師接觸技術前沿的機會,增強教師的社會服務能力,為本地中小微制造企業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉型與升級提供智力支持。二是與同類院校合力建造資源共享、協(xié)同教研的網(wǎng)絡平臺,加強合作交流的機會,多措并舉建立校內(nèi)先進智能實訓基地和校外典型智能制造企業(yè)相結合的教師實習基地,提升教師專業(yè)能力和技術服務能力。聘請在人工智能領域經(jīng)驗豐富的工匠技師和高新科技企業(yè)科研者作為客座教授,加快建設高水平、高技能的人工智能專業(yè)師資力量。［7］

其次,在科研、教研等項目引領下,通過企業(yè)項目歷煉、集中培訓操練、教師教學能力大賽訓練、學生各類技能競賽指導、課程設計與開發(fā)訓練、教研課題研究等模式,從“產(chǎn)、訓、賽、研”四個維度來磨煉教師能力。

最后,以問題為導向,開展課程開發(fā)研究與實踐,技術比武,集中培訓,競賽指導,校校、校企經(jīng)驗交流等方式促進團隊整體水平的提高。

四、結語

在科技興國、人才強國的背景下,職業(yè)教育應堅持以人為本、以教學為核心的價值立場,主動適應經(jīng)濟發(fā)展的新范式,積極探索、研究智能制造領域人才培養(yǎng)的關鍵問題,優(yōu)化育人理念和模式,努力踐行培養(yǎng)適應區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的高科技技能型人才的歷史使命。數(shù)字化快速發(fā)展并廣泛應用于制造業(yè)領域,使得智能制造將成為推動新一輪技術革命和行業(yè)轉型的引擎,也為職業(yè)教育的變革帶來了巨大的挑戰(zhàn)。本文在剖析裝備制造業(yè)發(fā)展背景、趨勢,智能技術人才需求分析、高職裝備制造類專業(yè)建設現(xiàn)狀的基礎上,提出了構建智能制造技術專業(yè)群的專業(yè)調(diào)整機制、校企“雙主體”的專業(yè)建設模式、“雙平臺、四維度”的教師發(fā)展路徑等對策,旨在深耕產(chǎn)學協(xié)同育人機制,暢通跨領域、跨行業(yè)、跨專業(yè)的人才培養(yǎng)交融機制。