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陈明:工业4.0时代的智能制造人才培养模式

2020-04-08 12:50:11 责任编辑:艾鑫
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为贯彻落实教育部《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》,做到联防联控和知识生产两不误, 近期,教育部学校规划建设发展中心采用“线上学习”的方式,扎实推进学习型党组织建设,引进高校专家讲解智能制造发展思路,提高全员知识创新能力,为推进产教融合深度合作创造空间。

  为贯彻落实教育部《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》,做到联防联控和知识生产两不误, 近期,教育部学校规划建设发展中心采用“线上学习”的方式,扎实推进学习型党组织建设,引进高校专家讲解智能制造发展思路,提高全员知识创新能力,为推进产教融合深度合作创造空间。

 
  本次分享围绕智能制造产业变革及人才培养体系变革,邀请到同济大学工业4.0学习工厂实验室主任陈明教授,系统地介绍了工业4.0时代,智能制造学习工厂的构建和人才培养模式改革的创新思路。通过阐述智能制造产业结构及其内涵,结合模型分析德国工业4.0、中国制造2025等对当今世界人才结构及需求的影响,提出智能制造在人才培养规格、结构性改革方面的痛点问题,并为中国制造2025战略的国际化发展指明了方向。
 
  智能制造=新一代信息技术*制造业
 
  智能制造,不同的国家赋予了它不同的含义——德国的工业4.0、美国的工业互联网,以及中国制造2025等,其本质是新一代信息技术与制造业的深度融合。新一代信息技术贯穿于设计、生产、管理、服务、回收利用等制造活动的各个环节,通过组织研发具有信息深度感知、智慧优化决策、精准控制自执行的智能装备及智能化生产线,以达到缩短产品研制周期、降低资源能源消耗、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量的目标。
 
  从产业生态来看,智能制造的概念应包含两个指向。一是指制造业的新形态,二是指服务制造业升级为智能制造新形态的全新产业。第一种意义上的智能制造,涉及许多行业以及行业的各个环节,形态上可以分为感知层、传输层、设备层、工厂层以及行业层;第二种意义上的智能制造,是工业4.0时代,面对传统企业向智能制造升级的普遍需求,通过理念、技术等产品或服务的输出赋能传统产业实现数字化、网络化、智能化,智能制造产业链包含智能装备、工业互联网、工业软件(ERP/MES/DCS等)、3D打印以及将上述环节有机结合的自动化系统集成及生产线集成等。
 
  工业4.0时代 对劳动力结构有何影响?
 
  工业4.0时代,智能制造该如何推进?产业链如何延长?它究竟会创造就业机会,还是会摧毁工作岗位?岗位要求将如何发展变化?在波士顿咨询的《工业4.0时代的人机关系》的报告中,深入研究了具有影响力的十个场景,包括:


 
  通过对以上十个具有代表性的场景的研究,揭示了智能制造对劳动力结构和格局的影响。报告显示,工业4.0时代,部分岗位需求将慢慢消失或锐减;部分岗位虽然保留了,但其工作内容将发生变化,核心技能要求也随之而变;还有一部分岗位的需求将会剧增;另外,还将催生出一批新的工作岗位。


 
  《中国制造2025》对2020年及2025年制造业十大重点领域的人才总量及人才缺口进行了预测,预计到2020年,十大重点领域的人才短缺将超过1900万,在2025年这个数字将近3000万。其中,新一代信息技术、电力装备、高档数控机床和机器人、新材料这些行业的缺口相对较大。世界经济论坛的咨询报告也指出了2015-2020年,所有行业的核心工作技能都发生了变化。这都表明,智能制造需要专业型和跨学科型人才,更需要具有交叉背景的系统型人才。




 
  集成创新 建设智能制造工程专业
 
  培养智能制造系统级人才,是智能制造工程专业的总攻方向。智能制造工程专业的人才培养定位,首先必须区别于已有的专业,才有其存在的价值。同时,不同类型的大学应聚焦培养不同类型的人才——研究型大学应该以系统架构师和系统工程师为主,同时做好系统应用集成;应用型大学聚焦应用集成与技术支持;职业大学培养技术支持和运行维护的人才。同时,应用型高校的专业建设还应该注重特色化和差异化发展,一方面要服务区域经济产业发展需求,另一方面要发挥高校相关学科原有特色。
 
  人才培养方案的制定,遵循国际工程教育认证的一个重要的思想。同济大学智能制造工程专业的人才培养方案,基于OBE(Outcome Based Education)培养模式,由预期学习成果反向设计教学内容。预期学习成果即岗位所需能力,学校帮助学生形成能力矩阵,以衡量系统型人才的知识结构要求,完成工程认证知识体系建设。人才培养方案采用贯穿大一到大四的CDIO工程教育思想,达到培养方案的循环。


 
  学习工厂 智能制造人才培养的集成载体
 
  智能制造以智能工厂为载体,同济大学的智能制造人才培养实践,则以学习工厂为载体,本质上是培养智能制造人才的产教融合实训基地。同济大学工业4.0学习工厂,从智能制造产业链出发,分析了智能制造的能力图谱,制定了智能制造培养方案,引入了德国第三方认证机构德国莱茵的能力认证体系,同时团队也主持或参与了国内智能制造类认证标准的制定,使学员在学习工厂的实训中得到中国和德国社会的双重认可。
 
  产教融合实训基地的实训成果要固化到人才能力上,需要得到社会和企业的认可。人才能力的评估有三个方面。1.组织对标国际一流标准,跨区域、跨学科的大赛强化学生项目实践能力,彰显中国工程教育和技能人才培养的水平和实力;2.通过对标国际标准的证书体系,形成对应不同岗位特征和不同等级的实训能力证书体系,形成可持续积累转化的证书认定标准与通道;3.通过加强企业对人才考核的话语权,由企业导师对项目中人才的表现进行独立评定。
 
  通过在学习工厂的实践,到得到社会认可,最后过渡到企业,就实现了创新能力培养的完整环节。得到社会认可的方法,一是智能制造大赛,二是社会认证证书。由中国机械工程学会和教育部高等学校机械类专业教学指导委员会主办的中国大学生智能制造大赛,致力于培养系统工程师,对智能制造工程专业的建设发挥了引领作用。获奖学生可同时获得西门子等企业,特别是德国第三方认证机构德国莱茵的认证证书。今年,大赛将邀请知名企业与获奖学生参加双选会,计划明年或后年将在德国经济能源部中国工信部企业对话平台(AGU)的智能制造人才教育培训专家组的框架下,将大赛推广成中德智能制造大赛,推动智能制造的国际化发展。