產學研深度合作，推動院校專業建設與教學改革

撰文/孟圓

清華大學（Tsinghua University）是中國著名高等學府，坐落于北京西北郊風景秀麗的清華園，是中國高層次人才培養和科學技術研究的重要基地。隨著制造業的持續發展和技術變革，人才資源總量穩步增長，人才結構、人才素質和人才培養體系逐步改善，制造業人才工作取得了新進展。《中國制造2025》強調要健全完善中國制造從研發、轉化、生產到管理的人才培養體系，為推動中國制造業從大國向強國轉變提供人才保障。

西門子是世界公認的自動化技術領軍企業。在深化與中國企業合作推進兩化融合的同事，西門子也一貫注重回報社會、關注教育，并專門設置了自動化教育合作項目SCE（Siemens Automation Cooperates with Education(SCE)）。旨在通過與國內知名的工科院校展開合作，在師資培訓、工程教育和學科建設等領域推動先進自動化技術在中國高等院校的普及和應用。

應運而生，源遠流長

在當前新技術、新業態、新產業為特點的新經濟蓬勃發展形勢下，要求高校培養具備更高工程實踐能力、創新能力、跨界整合能力的高素質復合型人才。2016年12月，教育部、人力資源和社會保障部、工業和信息化部聯合印發了《制造業人才發展規劃指南》。2017年2月，教育部發布《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》。紛紛針對當前我國工程教育與新興產業、新經濟發展、企業實際需求有所脫節，產教融合不夠深入，工程教育實踐環節薄弱等問題，提出深化工程教育改革，提升工程技術人才培養能力的建設目標。目前，隨著制造業人才工作的推進，人才結構、人才素質和人才培養體系逐步改善，制造業人才培養體系逐步完善。制造業企業在培養高端人才中的主體作用開始得到發揮，一批高校緊貼市場需求，與企業密切合作，在加快培養后備制造業人才方面發揮了重要基礎作用。清華大學與西門子的合作就是其中的代表。

清華大學基礎工業訓練中心(外)

作為國內頂尖的工程類院校，清華大學通過校企合作的方式推進培養體系與課程改革。20 07年底，清華大學與西門子公司簽署了為期5年的全面合作框架協議，并于2008年在清華大學成立亞太區首家科研合作辦公室—“清華-西門子知識交流中心”（Center of Knowledge Interchange）。這是西門子公司在全球范圍內與教育機構之間構建的最高級別的合作模式。CKI的成立提供了從單一的雙方科研項目合作到人才培養、技術轉讓以及和世界一流大學多元合作等多領域、多層次、長期的實質性合作平臺，是清華與西門子校企合作歷史的一個里程碑。

清華大學基礎工業訓練中心(內)

清華大學基礎工業訓練中心作為面向本科生的工程訓練基地，近年來，在新經濟形勢下，全面提升學生實踐能力、創新能力、跨學科交叉培養等方面，做出了有益的探索：（1）在教學內容上，不斷引入新技術，先后拓展了增材制造、機器人、大數據等新方向，并在實踐教學中融合信息化手段。這些新的教學內容和手段，有效激發了學生的創新思維與能力，在學生中反響良好。（2）在教學模式上，在以工科生為主的工程訓練基礎上，拓展了面向全校學生的工程文化素質教育，形成了集合工程教育、通識教育、創新教育為一體的綜合型教育形態，不僅為培養卓越工程師服務，也為培養復合型創新人才服務。（3）在教學體系上，訓練中心遵循清華大學“四位一體”大學使命、與“一體兩翼”實施路徑的創新創業理念，在教務處的領導下，于2016年9月聯合校多個院系共同成立技術創新輔修專業，形成國內首個國內第一個專門面向雙創教學的輔修專業，系統性開展創新創業教育。

西門子是工業4.0的主要推行者，其所提出的“數字化雙胞胎”對實現虛擬世界與物理世界的融合提供了有效的解決方案。西門子產品的優勢在于覆蓋領域廣，包含產品設計到制造的全過程，同時結合西門子在自動化領域的優勢，為虛實結合提供了一整套可行方案。2016年，以“數字化制造系統國家級虛擬仿真實驗教學中心建設”項目為依托，基礎工業訓練中心先后引入了西門子公司的Siemens PLM Software系列軟件，旨在打通從設計到制造的產品全生命周期價值鏈，通過具體產品為牽引，實現學生全面參與產品研制全過程，建立對制造流程的系統認知。

產學研深度合作

清華大學基礎工業訓練中心統籌規劃、具體實施全校工程實踐教學和相關科研工作，因此如何將數字化平臺以及虛擬仿真技術引入到工程技術人才培養中，是基礎工業訓練中心一直在探索的內容。本著“虛實結合、能實不虛、各有側重”的原則，基礎工業訓練中心充分注重實踐與仿真的結合。通過仿真，實現抽象概念的形象化，幫助學生了解工作原理，掌握理論知識點。再回到實踐中去，應用知識，加深理解。通過這種方式，學生在實踐中能夠起到事半功倍的效果，也有效規避了由于認識不清晰、操作不熟練等帶來的安全隱患等問題。基于對數字化工廠相關教學目標的需求，清華大學基礎工業訓練中心引進Siemens PLM Software軟件平臺。

Siemens PLM Software為清華定制的軟件平臺包括三個核心部分：NX、Teamcenter和Tecnomatix。NX軟件是集成產品設計、工程與制造于一體的解決方案，是業內最完整、靈活且有效的產品設計、工程和制造解決方案。Teamcenter作為統一的產品生命周期管理平臺將人員、流程與知識有機地聯系起來，從而加速實施過程、提高生產效率，并加強企業內外的協同；數字化制造解決方案Tecnomatix，則把各種制造學科，從工藝布局規劃和設計、工藝過程仿真和驗證、制造執行和產品工程連接起來。三者的深度結合，可以實現從產品的設計、制造、仿真，車間的生產布局、設備的運行情況及整個產品生命周期的各環節的仿真和驗證。

自2016年開始，基礎工業訓練中心開始使用Siemens PLM Software軟件平臺。西門子的機器人仿真軟件ROBCAD已經用于本科生機械制造實習。基于該軟件平臺的其余課程還在陸續建設中。目前，在基礎工業訓練中心的公共機房和展示中心的電腦中安裝該軟件平臺，并面向全校學生開放使用。學生可以利用該軟件平臺自主進行多種形式的科研活動，不僅有課堂教學，還有SRT項目、競賽、創新創業活動等。以基礎工業訓練中心開設的“工業機器人仿真與實踐”實驗單元為例。學生先在西門子公司ROBCAD軟件平臺上，實現工業機器人的運動控制、運動路徑規劃、工具操作等內容。基于一個簡單實例，把抽象的內容通過圖形化地方式直觀展示出來，一步步地幫助學生理解坐標系、位姿、路徑規劃、操作空間等基本概念和實現方法。在實際操作中，由于有了上述知識做基礎，學生能夠很快上手，實現機器人的操作；同時也對示教編程、離線編程等方式有了體會。同時有效降低了由于知識點不明晰帶來的誤操作等潛在安全隱患。

作為綜合教育項目的一部分，西門子不僅提供了NX、Teamcenter以及Tecnomatix軟件套裝，還提供了教材、講義、西門子的官方課程等全方位的支持服務。基于西門子強大的行業經驗和豐富的應用實例，通過為教師提供軟件應用相關培訓，并提供相關培訓文檔，為教師開展教學活動提供參考。在實踐環節中，西門子技術人員協助老師在西門子PLM平臺上開發教學案例-齒輪箱箱體等案例并提供西門子PLM系列教材，為高校課程建設提供了強大的支撐。

厚積薄發，培養未來數字化工廠中的卓越工程師

隨著信息化，數字化與工業化的融合，制造技術已從物質形式的制造向信息制造轉變，產品中知識信息的價值占據越來越高的比例，這不但反映在產品本身，而且體現在產品的整個生命周期，特別是生產制造環節。新的人才需求形勢下，

高校需以人才需求為導向，實施針對性的學科建設和課程改革。

清華大學基礎工業訓練中心深刻意識到校企合作的重要性，只有實現校企深度融合，才能實現人才的貫通性培養。在校企合作方面，訓練中心探索了多種模式：（1）吸引企業參與高校學校工程教育基礎建設。訓練中心與國內外多個知名企業都建立了良好的合作關系，企業在中心的軟硬件設施建設方面也給予了大力支持；近年來，更是在服務方面加大了力度。（2）邀請企業名家參與學生教學。在中心開設的創新創業課程中，多次邀請企業界知名人士為學生進行課程講授、創業輔導。中心還建立了創業導師制度，聘請企業名家作為創客導師，定期與學生開展如授課、沙龍等多種形式的交流。這種邀請企業到學校中來的方式，成為了同學們了解產業形態的一扇窗口，在學生中反響強烈。（3）讓學生到企業中去。在中心的《工業系統基礎》等課程中，會組織學生多次到企業現場參觀，引起了同學的濃厚興趣。在未來的建設中，訓練中心希望能夠與企業開展更為深入的合作，一方面，是希望企業能夠參與到課程建設中來，將行業需求反應到課程中，將最新的技術、知識引入到課程中，真正實現學以致用；另一方面，是希望可以探索一些聯合培養的模式，實現校企一體化育人。

清華大學基礎工業訓練中心(內)

雖然清華大學基礎工業訓練中心基于Siemens PLM Software的相關課程還在準備中，該校學生已經開始自主使用該軟件平臺進行科研活動。我們也對未來西門子軟件的發展以及與清華大學進一步的合作抱有充分的期待。未來雙方打算開展關于智能制造中精密在線檢測技術與應用、PLM技術在數字化制造中的應用和3D技術在醫療行業的應用等相關課題研究及進一步的課程開發工作。西門子北方渠道經理欒艷表示：“本次合作，其意義不僅是引進了新的軟件平臺，更在推動院校專業建設與教學改革；提高人才培養的針對性和有效性；促進科研成果轉化；引導建立符合技能教育規律的人才評價體系等方面影響深遠。”