智能制造對冶金工程專業人才培養的要求

劉衛 周軍

【摘要】隨著“中國制造2025”的頒布實施，我國傳統企業開始向智能制造方向轉型升級，生產模式的改變，使得高等學校人才培養面臨著新的挑戰。文章介紹了“工業4.0”和“中國制造2025”，并結合智能制造企業生產特點及冶金行業智能制造情況，分析了傳統冶金企業智能制造對人才培養提出的新要求。

【關鍵詞】工業4.0 中國制造2025 智能制造 冶金工程

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）02-0254-01

一、“工業4.0”和“中國制造2025”

工業4.0是由德國政府在《德國2020高技術戰略》中所提出的十大未來項目之一，意欲提高制造業的競爭力，保持德國工業在新一輪技術革命中的領先地位。德國“工業4.0”是指以智能制造為主導第四次工業革命或革命性的生產方法，其核心是智能生產技術和智能生產模式，旨在通過“物聯網”和“務（服務）聯網”，把生產、機器、資源、人有機聯系在一起，推動各環節數據共享，實現產品全生命周期和全制造流程的數字化。

“中國制造2025”是我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領，以推進智能制造為主攻方向，以滿足經濟社會發展和國防建設對重大技術裝備的需求為目標，強化工業基礎能力，提高綜合集成水平，完善多層次多類型人才培養體系，促進產業轉型升級，培育有中國特色的制造文化，實現制造業由大變強的歷史跨越。

二、智能制造企業生產特點

“智能制造”是先進自動化技術、傳感技術、控制技術、數字制造技術與生產工藝過程的組合，是將信息和通信技術與制造環境融合在一起，實現工廠和企業內部、企業之間和產品全生命周期的實時管理和優化的新型制造系統，實現工廠和企業中能量、生產率和成本的實時管理。

智能制造企業的特點：（1）網絡化生產。網絡化生產主要表現在縱向集成、橫向集成和端到端集成?？v向集成是各企業通過信息網絡將研發、生產和物流等環節的數據進行整合，實時保存在企業內部的數據平臺；橫向集成是不同企業間通過信息網實現企業產品的開發、生產制造、經營管理和售后服務等資源整合，實現信息共享和業務協同；端到端集成就是將產品生產企業、供應商、經銷商、用戶等互聯，用戶可參與到產品設計中，為個性化定制提供方便。（2）虛擬制造與實體制造相結合。隨著多品種、小批量、個性化定制逐漸成為一種生產模式后，在產品設計時就需要考慮產品材料、產品結構、工藝安排、加工時間、產品的可回收利用等。（3）智能生產。即智能生產企業生產線上由機器人代替人類從事生產、一條生產線上可同時生產多種品種，保證生產的高效性。

三、冶金行業與智能制造

當前，中國冶金行業正處于發展的“換擋期”，以規模效益為代表的舊動能已經開始顯得有些動力不足。只有整個產業鏈不斷向高端邁進，中國冶金產業才能在未來的發展過程中獲取新的動力。智能制造是中國冶金企業邁向高端的“催化劑”，同時也是整個產業轉型升級的一個新方向。

推動冶金行業智能制造，需要做到：（1）加強信息采集。通過多種現代化手段獲取設備、工藝、排放、能耗、操作等相關信息，并通過高效數據處理得到高質量數據。（2）落實數據整合。確保數據的完整性、可靠性和對應性，創建生產過程的大數據平臺。（3）強化數據分析。（4）全面推進信息物理系統（CPS）開發。通過智能控制與管理，解決質量、環境、成本、效益之間的矛盾。

在鋼鐵、有色等冶金過程中，過程自動控制已廣泛采用，各大中型企業實施了以過程自動控制、在線監測和物資管理、設備管理等為目的的數字化項目。這些控制和監測系統通過傳感器以秒級甚至更高的采樣頻率采集各種現場數據作為控制依據和控制目標，積累了大量的實時數據。各種與生產相關的管理信息系統也積累了豐富的生產設備維修、維護、管理、經營等數據并存儲在服務器中，未來隨著各種傳感器及物聯網等的使用，特別是實施冶金過程智能制造，數據積累會更多、更廣，形成各個層次的工業大數據。然而在各類冶金過程的中控室中，主要是計算機維護人員在使用，工藝工程師很少“光顧”和使用過程數據。工藝工程師對生產（報表）數據進行簡單的分析，管理和維護生產的正常運行，缺乏對大數據進行有效分析的相關知識和能力，缺少分析方法和工具，面對大數據感到茫然無助。針對這種情況，冶金工藝工程師可以利用大數據做什么？冶金工程專業的知識和能力結構又如何進行調整以適應智能制造呢？

四、智能制造對人才培養的新要求

人才是實現智能制造的保障，智能工廠的員工不再是簡單的操作工，而是產品的設計者和智能生產系統的管理者。工藝工程師不僅僅需要在工藝分析室進行工藝設計優化，還要對監控整個生產過程，包括過程管理、生產狀態監測、質量監控、效率監控、能效監控、故障預測等。工藝工程師要具備以上能力，追溯到本科教育，冶金工程專業在人才培養時，除了重基礎知識、抓特色外，還需補充計算機信息處理相關知識，構建與之相適應的實踐教學模塊。重基礎即加強專業基礎課程的教育，如冶金物理化學、冶金原理、冶金傳輸原理、冶金反應工程等課程；抓特色是指要與當地冶金產業相關、與教師科研方向相關；開設計算機相關的課程，構建冶金工程信息學實踐模塊，增加計算機統計軟件應用訓練、概率論與數理統計課程增加上機操作計算的內容和學時，培養基本的數據分析能力。

選修課方面：（1）開設數據庫、數據倉庫及OLAP課程、高級數據分析課程；（2）開設信號處理和信號分析課程；（3）開設冶金工程信息學，將冶金過程工藝技術與數據分析處理方法融合，培養學生復合的專業意識、知識和能力；（4）開展在職工藝工程師的大數據分析培訓。為冶金過程智能制造準備人才，為學科增強活力，為該專業畢業生的就業拓寬渠道。

五、結語

中國制造2025和智能制造的實施，先進制造業正從傳統制造模式向高度數字化、網絡化、智能化方向轉型。為了滿足企業轉型發展對高素質人才的需求，高等院校必須時刻關注這些變化，及時修訂專業人才培養方案，完善人才培養模式，大力培養適應智能制造的高技術人才。

參考文獻：

[1]郭朝暉.鋼鐵行業與工業4.0[J].冶金自動化.2015.7

[2]馬學忠.淺談借鑒工業4.0理念推進鋼鐵企業轉型升級[J].浙江冶金.2016.5

[3]國務院.《中國制造2025》.國發〔2015〕28號

作者簡介：

劉衛（1966-），女，碩士，教授，研究方向：有色金屬冶金。