德國工業4.0對高職院校人才培養的啟示

陳帆　葉志娟

摘 要： 目前“中國制造2025”所需的高素質復合型技能人才相對匱乏，德國在職業教育工作上經驗豐富，成果顯著，經過多年耕耘，“德國工業4.0”中智能制造技術得到快速發展，并且已在企業經營生產中被廣泛應用，在職業教育培訓中逐步滲透到各個專業教學領域，通過考察、學習其相關經驗，對提升師資水平，提高辦學質量，為“中國制造2025”培養合格的高素質復合型技能人才具有很強的借鑒及指導作用。

關鍵詞： 德國工業4.0 智能制造 職業教育

一、德國工業4.0的內涵

2013年4月，在漢諾威工業博覽會上，德國正式推出了“德國工業4.0”，德國工業4.0的實質是在機械化、自動化和信息化的基礎上，建立智能化的新型生產模式與產業結構。由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。

工業4.0主要內容包括一個核心、兩重戰略、三大集成、八項舉措：

1.一個核心。

“智能+網絡化”，即通過CPS系統構建智能工廠，達到智能制造的目的。

2.雙重策略。

（1）領先的供應商策略：德國要成為智能制造技術的主要供應商。

（2）領先的市場策略：有必要為CPS技術及產品建立和培育新的主導市場。

3.三大集成。

（1）智能工廠：研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布生產設施的實現。

（2）智能生產：涉及企業產品的設計、生產、管理、物流等過程，關注產品在整個生命周期不同階段的信息，使其信息共享，以實現工程數字化集成。

（3）智能物流：互聯網、物聯網、物流網三網融合，整合整個社會價值網絡。

4.八項措施。

標準化和參考架構、管理復雜系統、為工業建立全面寬頻的基礎設施、安全和保障、工作的組織和設計、培訓和持續的職業發展、規章制度、資源利用效率。

二、工業4.0智能制造技術的實際應用

自德國工業4.0概念提出以來，德國工業界大力推行，知名企業努力推進智能生產系統在實際生產中的應用，以使整個生產流程智能化。

西門子公司以物聯網、云計算、大數據、工業以太網等技術為突破口，開發設計了產品生命周期管理系統PLM，PLM管理系統軟件從產品設計、生產規劃、生產工程、生產物流、售后服務等全程控制和管理，實現了產品數字化生產和銷售。未來公司的發展戰略，目前正在實施的，是將產品生命周期管理系統PLM、制造執行系統（MES）、物流管理系統ERP整合在一起，虛擬世界將與現實世界高度融合，通過信息物理系統實現人、機器和信息互相連接，融為一體。西門子在德國安貝格和中國成都所建的數字化工廠都已具有很高的智能制造水平。

中國汽車公司已有很高的自動化程度，通過藍牙傳輸實現人、機、物的信息互通的部分覆蓋。整個生產線的狀態監控信息無線聯網由天花板上的路由器上傳至中控室，可由調研發、生產管理等各部門共享，采用自動機器人配送物料，基本實現智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施。

德馬吉公司的數控機床已應用于軍工、航空航天、汽車制造等先進領域，物聯信息程度很高，將智能制造技術中數字化、虛擬仿真技術和真實生產控制流程高度融合。

德國曼商用車公司是一家歷史悠久的著名商用車制造企業，利用工業4.0智能制造技術完成不同車型在同一條生產線上裝配，生產線上零配件裝配采用信息化管理，每個工位上配備一套生產流程監控系統，系統屏幕上顯示當前的工作進度，每個工位五分鐘的裝配時間，然后裝備車輛進入下一個工位上，工作流程精確到了秒，系統屏幕上也顯示當前工位上詳細的裝配圖紙，指導工人完成當前工位的安裝任務。每個工位上工人裝配質量都可以通過各工位的監控記錄系統查詢，真正做到了有問題找源頭，可鎖定安裝時間、批次及安裝工人。其中部分汽車組件的安裝，已采用自動機器人，積極朝著工業4.0方向推進。

信息技術公司GEMAKON采用德國數字化工廠設計軟件“taraVRbuilder”進行生產流程整體規劃，該軟件是由數字化模型、方法和工具構成的綜合網絡，包含仿真和3D/虛擬現實可視化，通過連續的沒有中斷的數據管理集成，能仿真各種設備，精度很高，且能模擬整個工廠的生產流程。通過這種軟件進行生產流程規劃，提供了制造全過程管理，在仿真環境下完成了工廠虛擬建設過程，并加以驗證、生成實際生產所需的各種工藝數據和文檔。

三、工業4.0對德國職業教育的影響

隨著德國工業4.0的計劃實施，工業4.0所引發的以信息化、智能化、數字化等為特征的生產方式的改變，生產系統如同“社會機器”，以類似于社交網絡的方式運轉，這對技術人才培養的能力、要素、過程、平臺和網絡提出了全新的要求，德國的職業教育必須從過去“單一技術”培訓走向“多元技術”培訓，學生畢業后不僅能做工人，還能做管理層。

為了跟上工業4.0前進的步伐，德國職業教育體系圍繞信息化進行更新，一是針對職業信息化需求的專業更新。聯邦職業教育研究所對四個雙元制信息技術職業進行優化更新，分別是信息技術（IT）專員、IT系統電子工程師、IT系統銷售員和信息技術銷售員。IT職業的地位得到迅速提升，IT人才的重要性可想而知。二是教育培訓內容突出信息化內容。如西門子公司為迎接工業4.0的挑戰，開發PLM產品生命周期管理系統，面向社會和學校開展數字化的產品設計、生產規劃、生產工程、物流管理、售后服務等子系統運用和操作的培訓。三是加強數字化學習方式與環境的建設。比如Lucas Noelle集團同德國及世界其他地區高校合作，采用數字化的多媒體技術和網絡技術，開發教學設備及教學資源，將工業4.0的理念和技術融入學過程中，同時幫助培訓機構、職業學校、企業培訓中心將傳統培訓設備向數字化、網絡化設備進行升級。

四、德國工業4.0對高職院校人才培養的啟示

在“中國制造2025”戰略構想中，未來的制造企業，部分人員崗位可能會被機器人取代，同時制造過程智能化，人機智能交互、工業機器人、智能物流管理等技術的大量應用，這就需要高職院校培養更多的跨專業的復合型人才，中國的職業教育和人才培養如何適應“中國制造2025”戰略要求？

1.以市場需求為導向，明確辦學目標。

高質量的職業教育能夠為“中國制造2025”提供高質量高素質技能型人才，是國家實現“中國制造2025”的重要基礎之一。高職院校要結合這十大領域，對于傳統專業，在保持原有專業特色的基礎上，積極融入互聯網技術、物聯網技術、云技術，使傳統專業內涵得到進一步提升。結合“中國制造2025”戰略目標及地方經濟產業結構，進行深入調研，多方考慮，全面論證，設置科學合理的專業課程體系，加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。同時，要及時整合或裁撤市場需求較少的專業，分析市場經濟發展現狀及趨勢，掌握制造行業和技術最新發展動態，在設置新專業時，與之相適應，并制訂科學合理的專業教育規劃，使得培養出來的人才真正滿足市場需求。為了與職業標準對接融合，職業院校應該采用彈性學制設置，模塊化教學內容，融入終身學習的理念，將“中國制造2025”中的規定落到實處，保證學生學到新技術新技能，提高素養，增強創新能力。

2.加強“雙師型”教師隊伍建設。

為了培養滿足“中國制造2025”實施計劃所需要的高素質高技能人才，教師隊伍建設至關重要，首先，根據教師隊伍現狀及專業分析，重點引進具有豐富企業經驗的技能人才，使師資隊伍結構合理化，增強師資隊伍的實踐能力。其次，運用“傳幫帶”、“專家指導”等模式，快速、有效地實現師資隊伍的成長，提高團隊的整體素質。

鼓勵教師去企業長時間實踐，采取輪換制，教師交替到企業頂崗實習，每個專業教師至少有半年以上甚至更長時間在企業鍛煉，讓教師在企業一線學習研究最新的技術、工藝、設備操作，理論實踐相結合。鼓勵教師參加各種類型師資技術培訓，如專家指導、行業培訓、國家級培訓、海外培訓等。通過走出去學習，增強教師的業務能力，了解發達國家職業教育的理念、教學方法。

聘請企業有豐富實踐經驗的技術人員為兼職教師，如在其工作領域，成果頗豐，甚至可以引進成為正式在編教師，將企業前沿的技術和管理引入課堂。利用兼職教師提高學校的實踐教學能力，建立穩定的兼職教師資源庫，提升兼職教師的待遇，建立相應的獎懲制度，讓兼職教師真正融入高職院校日常教學活動中，并對兼職教師傳授教學理論，把現代生產、管理一線的最新理論引入課堂，促進學生對于專業技能的掌握。

3.加強校企合作，推行現代學徒制。

借鑒德國“雙元制”職教模式，結合中國實際情況，現代學徒制是在繼承傳統學徒制優點的基礎上，融合現代職業教育而發展起來的，在現代學徒制制度下，應建立校企一體化的培養模式：實現招生即招工，招工即招生，學生實行交替式培訓和學習，一般用2/3的時間在企業接受培訓，約1/3的時間在學校學習理論知識，將職業學校中的理論學習與企業中的實踐鍛煉相結合，突出對學生實踐操作能力的培養。

為了保證現代學徒制的實施，需要校企共同研究制訂人才培養方案，確定相應的教學內容和合作形式，按照企業用人需求和崗位資格標準設置課程。從德國企業與學校、工商協會的校企合作模式來看，企業在人才技術技能培養過程中發揮著關鍵作用，有企業參與培養的技能型人才能更好地適應職場，要給予企業在制訂人才培養方案過程中一定的話語權，這樣才能保證將教育與產業緊密聯系，學校圍繞企業用人標準，以培養學生技能為核心，加速職業院校與企業的融合。學校要從企業的利益出發，以企業實際的需求為導向，這樣才能主動適應企業需求，按照市場規律優化專業設置，使理論課程與企業崗位需求相銜接。

4.加強實訓基地建設。

高職學校現有實訓設備智能化、數字化方面的科技含量不高，管理手段相對落后，智能化、信息化的實訓設備有待開發。引企入校，校企聯合開發智能化、數字化的實訓設備，請企業參與設計和建設校內實訓基地，將學校的教學活動與企業的生產過程緊密結合。

加強與行業骨干企業的合作，逐步向優質企業集中，聯合有社會責任感、企業文化建設好、技術管理先進規范的企業，合作建設集實習實訓及就業一體的校外實訓基地。

圍繞地方產業特色和需求，建立和完善教研科研合作機制，鼓勵各專業與企業共建實訓基地、實驗室。鼓勵專職教師參與企業的技術服務、技術研究、技術升級等活動。通過校企合作，建設集實習實訓、創新創業、技術研發、社會培訓于一體的合作基地。

五、結語

通過對德國高校、企業、協會的深入考察，重新認識了工業4.0的內涵，了解了工業4.0對德國職業教育產生的影響，學習了企業先進制造技術、自動化技術、信息技術和智能技術的發展與應用趨勢。職業院校應借鑒德國職業教育的經驗，對照“中國制造2025”的要求，積極開展人才培養模式改革，及時調整專業定位，更新教學內容，引入先進的教學手段，與企業建立深層次的合作關系，滿足人才培養需要。

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基金項目：湖北省教育廳教學研究項目（B2015376）；武漢市教育局重點教研項目（2015029）。