基于“3T”模式的智能制造方向人才培養

朱林 宋愛平 周建華 戴敏

摘 要 以機械工程專業為例，提出本專業內基于“3T”模式的智能制造方向人才培養方案，從構建培養方案、搭建實踐實驗平臺、項目實訓、導師制等方面闡述了人才培養的基本路徑，以達到在機械工程專業內全面培養智能制造方向人才的目的。

關鍵詞 機械工程專業 應用型 技能型 智能制造人才

中圖分類號：G642 ??????????????????????????????????文獻標識碼：A ???DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.07.023

Personnel?Training?in?Intelligent?Manufacturing?Orientation?Based?on?"3T"?Model

ZHU?Lin，?SONG?Aiping，?ZHOU?Jianhua，?DAI?Ming

（College?of?Mechanical?Engineering，?Yangzhou?University，?Yangzhou，?Jiangsu?225007）

Abstract Taking?mechanical?engineering?specialty?as?an?example，?the?personnel?training?plan?for?intelligent?manufacturing?orientation?based?on?"3T"?mode?is?put?forward，?and?the?basic?path?of?personnel?training?is?expounded?from?the?aspects?of?constructing?training?plan，?setting?up?practical?experiment?platform，?project?training?and?tutorial?system，?so?as?to?achieve?the?goal?of?training?intelligent?manufacturing?personnel?in?Mechanical?Engineering?specialty?in?an?all-round?way.

Keywords mechanical?engineering;?application-oriented;?skill-oriented;?intelligent?manufacturing?personnel

1?學科方向的人才需求

目前，《中國制造2025》作為中國實施制造強國戰略的一項重要綱領已得到國內外的廣泛關注與認可。這個中心性綱領對我國在現代制造業領域的目標與任務有了較為清晰的描繪，該中心性綱領以“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本”為基本方針，以“市場主導、政府引導，立足當前、著眼長遠，整體推進、重點突破，自主發展、開放合作”為運行基本原則，試圖通過變革來使得中國制造業插上翅膀，以便其在與世界豪強競爭中獲得優勢。目前，伴隨著中國經濟的迅猛發展與改革的進一步深入，中國的勞動力成本已逐漸成為新興國家中最高的一員，且在一段時間內仍保持有持續增長的可能。[1]同時，制造業也面臨著用工荒、勞動力成本急劇上升、產能過剩等諸多棘手難題。因此，為了變革制造業的傳統模式，以便搶占新一輪發展的制高點，提出了中國制造2025。為了進一步響應國家的方針政策，作為社會重要組成部分的高校更應該從實際出發，加強高校的智能制造方向建設并培養相適應的技能型人才。

伴隨著國家智能制造技術的全面展開，智能制造領域的人才越來越受到社會與企業的歡迎，人才需求迅猛增加。智能制造的實現基礎是網絡化、信息化、自動化的互聯互通，尤其運用于具有較大規模生產線的集聚型企業。伴隨著自動化技術的發展，現代制造業的制造形態也出現明顯變革，對工作人員提出了更高的要求，需要工作人員運用新知識與新技能來和機器協同完成生產制造的整個過程。[2]為了進一步促進中國智能制造業的快速穩定發展，培養與產業升級所匹配的技能人才，并在此基礎上創造學習型生產系統是必要的，且這一出發點與智能制造領域的發展需求是相適應的。一方面，智能制造領域的人才必須在熟悉網絡技術與信息化技術的基礎上充分掌握更多機電一體化操作經驗，隨時處理可能出現的設備問題。另一方面，智能制造技術人員需要在具備設備操作能力的基礎上與軟件工程師進一步加強交流與合作，防止智能機電平臺中發生隱蔽的軟件陷阱問題，避免智能制造過程中“盲點”的出現。面對這樣的人才現實需求，需要創新智能制造領域人才的培養模式，將原有技術操作人員的基本定位變革為現代制造業中的協調者、決策者與中堅力量。

2?“3T”模式的構建

“3T”培養模式是指由理論體系（theory）、驗證體系（test）、實踐創新體系（try）這三大體系構成的一種人才培養模式。理論體系是指理論知識的儲備，由公共基礎、學科基礎、專業教育和方向教育4?個教學模塊構成。驗證體系是指對在學和已學理論知識進行的科學驗證和綜合實訓，主要包括課程實驗、課程綜合實訓、專業實習等。實踐創新體系是指綜合實踐能力的訓練、創新意識和能力的培養，主要包括學科競賽、項目實訓、企業實訓、畢業實習和畢業設計等。在現代教育教學中，培養模式中的三大體系緊密結合，相互滲透，從而實現人才培養方案的優化?！?T”模式以應用型高級技能人才培養為目標，注重學生知識、能力、素質的協調發展，即在重視傳授知識的基礎上加強學生獲取知識、提出問題、分析問題和解決問題能力的培養，從而實現學生綜合素質的全面提高。

3?機械工程專業智能制造人才培養方案

3.1?機械工程專業智能制造方向簡介

機械工程專業作為一門融合自然科學與技術科學的應用型學科，其設立的基本出發點是在充分結合生產經驗的基礎上來解決產品開發、設計、制造、安裝及修理等各類機械問題。隨著時代的發展，機械工程專業已被賦予了新的含義，實踐性、綜合性、創新性及人文化的現代工程理念在這一傳統專業中愈加凸顯?？紤]到機械人才需要滿足現代機械制造理論和技術手段相結合的現實要求，培養兼備人文和科學精神的人才已成為該專業人才培養的核心。

智能制造方向是機械工程專業下的一個寬口徑方向，以傳統制造與人工智能的融合為學習和研究對象。它要求學生在系統學習機械科學、信息科學與自動化技術的基本理論與知識的基礎上，接受嚴格的實驗訓練與初步科學研究訓練，具有從事與機器協同完成生產制造的整個過程的基本能力，成為高級專業化人才。

3.2?實施方案

（1）智能制造培養方向設置。目前全國高等學校共計2914?所，但就全國范圍內而言開設智能制造相關專業方向的學校還較少，[3]其中開設智能制造方向的本科院校更是少數。高校的機械工程專業有基礎來增設一個智能制造方向，這樣通過機械工程專業基礎課與智能制造方向課的融合學習，可以便于大規模培養智能制造領域的人才。同時，專業方向的設置也不能與社會發展與經濟建設相脫鉤，其設立過程要充分考慮到社會及企業的需求。為了全面實現智能制造方向人才的培養目標，應堅持國家對人工智能領域人才需求的導向，全面契合人工智能產業的布局及其突出特點，確定以專業建設、學科建設為基礎的基本方針，樹立正確合適的人才培養思想，從而建設出新時代智能制造領域的專業性人才隊伍。

（2）構建培養方案。機械工程專業智能制造方向需要應用型高級技能人才，是機械化、信息化、自動化三者之間的深度融合。[4]智能制造方向學生的培養體系主要由公共基礎教育科目、學科基礎教育科目、專業教育科目和智能制造方向教育科目共四個部分組成。公共基礎教育科目主要由大學英語、大學物理等基礎課程組成，學科基礎教育科目主要由機械工程基礎、控制工程基礎、電工與電子技術、人工智能技術及應用等組成，專業教育科目主要由計算機智能控制系統、嵌入式系統與應用、工業機器人技術與應用、電氣控制與PLC應用等組成，智能制造方向教育科目主要由智能裝備故障診斷與維修、智能儀器技術、數字化制造技術、智能生產計劃管理（MES/ERP）、智能工廠集成技術、智能生產系統與CPS建模等組成。大學第1學期至第2學期，學生主要進行公共基礎科目的學習;在第3學期至第4學期，學生主要進行學科基礎科目的學習，并通過報名和學院選拔來確定學生的專業方向;從第5至第7學期，學生進行專業教育科目和方向教育科目的學習;第8學期，學生進入企業進行實踐學習并完成畢業設計。

（3）構建智能制造實驗條件。智能制造技術實驗平臺充分借鑒國內外優秀試驗平臺的經驗，以工業4.0為該實驗平臺基礎。在工業4.0?關鍵技術的支撐下，對管理、信息、機械等專業進行深層次融合及配置屬性優化。并在此基礎上，針對實訓、實驗、實踐、實習等多功能教學的目標，建立了高效率資源共享平臺，以充分滿足實驗中智能化、信息化、擴展化、分層化的基本要求。[5]同時，為了充分模擬企業運用的實際工況，引入現實工廠的產品運營數據，建立專業化的智能工程試驗系統。

在實驗教學模式方面，為了充分避免傳統實驗教學模式造成學生多學科交叉能力不足、創新設計能力差等弊端，采用全生命周期管理的模式。全生命周期管理模式的使用可以進一步提升學生對智能制造方向下管理、信息、機械等多交叉學科的理解掌握，并在此基礎上促進學生經營管理、信息技術與創新設計能力的提升。同時，考慮到不同年級的實際教學需要，全面拓展智能制造領域實踐課程的內容，通過將分段式實踐基礎訓練和創新性、優化設計及綜合能力提升課程相結合的方式來進一步完善實驗教學體系。

（4）項目化實訓。針對傳統培養模式中課程界限無法打破的瓶頸性問題，采用項目化實訓的方式來強化知識的綜合運用與能力的全面培養，從而達到更好的實訓化效果。但往往同一實訓項目組中成員之間的基礎理論與實踐能力會存在一些差異，加之組員對待項目的期望與目標也不相同，所以這個指導老師在內容選擇和設計上帶來了困難。為了讓不同實踐能力的學生都在項目實訓過程中得到培養鍛煉，在實訓前對學生們進行等級測試，然后學生根據自己的實際情況參加不同等級（初級、中級）的項目化實訓。分級化項目實訓過程不僅可以幫助學生們正確選擇合適的實訓級別，也是對其工程應用能力培養的一種實踐與探索。

（5）導師制。在機械工程專業中，導師制對大學生學習適應性的提高與成長大有益處。導師可以根據自己多年的教學經驗和科研成果積累，為學生的知識累積、個性化發展及后續就業提供必要的建議和指導。當學生的專業方向確定完畢后，直接運用導師制的培養模式，并在余下的大學生涯中根據每個學生的自身條件來制定一份個性化的培養方案。

4?結語

智能制造是實施制造強國戰略的一項重要舉措，也是制造業變革的重要路徑。為了實現從原有技術操作者到現代制造業中的協調者、決策者與中堅力量的人才變革，在對智能制造方向人才的培養過程中需要兼顧智能制造技術特點與實驗教學體系。在實際操作中，在明確培養方案的基礎上，合理設置智能制造實驗條件，并根據社會與企業的實際需要來開展了項目實訓與導師制工作，以便更好滿足智能制造方向人才培養的目標。

參考文獻

[1] 王曉蕊.基于《中國制造2025》民營企業全面提升科技競爭的對策探究[J].中國市場，2019（09）：56-58.

[2] 陳國金.現代制造業育人模式研究及實踐[J].人力資源管理，2015（04）：147-149.

[3] 李曉光，陳松，孟文靜，鳳貝貝.高校智能制造專業群建設與人才培養模式的探究[J].內燃機與配件，2019（03）：237-239.

[4] 韓志龍.創新驅動發展戰略下做強我國裝備制造業研究[D].北京化工大學，2018.

[5] 安暉.工業4.0：核心、啟示與應對建議[J].國家治理，2015（23）：20-27.