淺談智能制造背景下高職院校專業建設方案

董文波

職業教育是為適應經濟社會發展的需要和個人就業的要求，對受過一定教育的人進行職業素養特別是職業能力的培養和訓練，為其提供從事某種職業必需的實踐經驗，并能迅速適應職業崗位需要的一種教育[1]。那么要適應時代的發展，職業教育就必須時刻在變。中國制造2025，是我國緊追德國工業4.0、美國工業互聯網，進一步發展我國制造業，使我國在創新創造能力上進一步提升，把我國建設成為引領世界制造業發展的制造強國，為實現中華民族偉大復興的中國夢打下堅實基礎。為此，天津工業職業學院天鐵校區（以下簡稱天鐵校區）為適應區域經濟發展，有意增設智能制造技術專業。本文結合宜科（天津）電子有限公司在智能制造方面的發展，針對天鐵校區的實際情況，對專業建設方面涉及的教師團隊建設，專業課程建設，校內實訓平臺搭建及校外實訓基地建設方面進行了探索與研究。

1 智能制造核心技術淺談

首先，我們來看下工業的發展：工業1.0 即機械化，以蒸汽機為標志，用蒸汽動力驅動機器取代人力，從此手工業從農業分離出來，正式進化為工業。這個時期產品和技術都沒有標準化；工業2.0 即電氣化，以電力的廣泛應用為標志，用電力驅動機器取代蒸汽動力，從此零部件生產與產品裝配實現分工，工業進入大規模生產時代。標準化時代來臨；工業3.0 即自動化，以PLC（可編程邏輯控制器）和PC（個人計算機）的應用為標志，從此機器不但接管了人的大部分體力勞動，同時也接管了一部分腦力勞動，工業生產能力也自此超越了人類的消費能力，人類進入了產能過剩時代。為解決工業大規模生產帶來的問題，提出了大規模定制化，即工業4.0。工業4.0 還有兩個別名：工業互聯網和中國制造2025。德國制造業發達因此提出“工業4.0”，希望先從自動化層升格到信息化層。美國的互聯網世界第一，所以美國人希望從信息化層降維到自動化層，于是提出了“工業互聯網”。中國兩手抓兩手都要硬，就提出了兩化融合的“中國制造2025”。因此，簡單認為工業4.0 即自動化+ 信息化[2]。

既然智能制造結合了自動化和信息化，那么自動化和信息化中相應的技術都在智能制造中加以體現，尤其是兩種技術中的核心要素在智能制造核心技術中加以轉換。由于目前沒有對工業4.0 的相關技術進行一個明確的定義，都是各自結合各自的特點來進行命名，但總體技術上的差異不大，本文結合在宜科（天津）電子有限公司的學習，采用宜科（天津）電子有限公司所闡述的九大技術來對智能制造核心技術進行淺談。

在宜科（天津）電子有限公司智能制造九大技術中：物聯網是物物相連的互聯網，其核心在于互聯網技術在實物中的應用連接，互聯網和嵌入式技術相關；云計算是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源；大數據指無法在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產；仿真是指在實際系統尚不存在的情況下對于系統或活動本質的實現；增強現實是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像、視頻、3D 模型的技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動；工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器；增材制造即俗稱3D 打印，結合了多種高技術的優勢，是一種三維實體快速自由成形制造新技術；橫向和縱向集成以及網絡安全是面向未來的兩大牽引技術[2][3]。

根據智能制造相關核心技術的了解，要增設相關專業，分析該專業的專業建設，必須以這些相關技術為基礎，進行專業課程建設、師資隊伍建設和實訓條件建設。并且在探索實踐過程中，通過校企合作不斷完善，不斷提出真正可行的專業建設方案，力爭打造出服務區域發展的優勢特色專業，從而更好地實現“立德樹人”的根本任務。

2 智能制造專業課程建設

智能制造和傳統機械制造不同，它糅合了自動化技術和互聯網技術，既有底層現場設備，如數控機床、機器人和智能終端，又包含了制造管理層，如現場數據采集（DNC／SCADA／工業互聯網／IOT）和制造運行管理（MOM）等。目前，隨著時代的進步智能制造也在不斷地快速發展，逐漸引領世界改變，自動化+信息化混合型人才的缺乏，使新的人才需求在不斷增大。因此，根據企業崗位需求，提煉出所需要的專業知識，進一步通過專業課程實現人才培養，職業教育不僅僅是培養工匠，更是要培養有頭腦的工匠。

對比學院19 級智能控制技術專業人才培養方案與天鐵校區19 級電氣自動化技術（電氣工程技術方向）專業人才培養方案，分析兩個人才培養方案中教學進程安排表，可以看出，19 門的公共基礎課是一樣的，專業（技能）課必修課情況如表1 所示。

那么，天鐵校區可以在原有自動化課程設計的基礎上，增設工業互聯網技術相關課程：工業APP 課程、工業物聯網課程、工業網絡通信（配置西門子PLC 與相應的總線產品及各終端傳感器與執行器，組成工業網絡通信實訓系統）、工業機器人、物聯網實訓、智能樓宇等專業課程。但在專業課程選取的過程中，因遵循服務地方經濟發展的原則，根據天鐵校區所在區域的特點，結合新天鐵公司所需要的人才崗位設置為基礎，通過調研、專家論證等方式進一步確定適合的相關專業課程設置。

3 智能制造專業教師團隊建設

根據天津工業職業學院天鐵校區電氣工程專業所在教師和機械專業方面所在教師，以及實訓中心相關專業教師情況分析，教師在自動化專業水平方面已初步具備，在互聯網技術方面需要進一步提升，因此，可以參照天津工業職業學院現有師資力量，有針對性地對天鐵校區部分教師進行智能制造專業能力提升，加強骨干教師隊伍建設。同時，依據天鐵校區現有的實際條件，積極爭取國培項目，提升教師的專業能力，構建專業群使教師在互幫互助中成長，并組織教師到相關企業中實踐，工學結合，在實踐中提升自身專業技能，做好智能制造專業教師團隊的建設。

在專業教師師資隊伍的建設方面，因遵循循序漸進的原則。新時代師德師風的建設，包括學習教師道德規范、高等教育學和教育心理學等規范文件，學習在習近平新時代中國特色社會主義思想引導下鑄魂育人，形成自覺立德修身的不斷內化；教師基礎教學能力的發展，包括教學基本功、課堂的整體情況把握、善于對相關專業學生情況進行針對性地分析等；專業實踐水平的提高，包括組織教學能力的提升培訓、專業實作技能的能力提升培訓、專業技能比武競賽、相關職業資格證書的進修培訓等；信息化能力的提高，包括對智能控制技術專業中物聯網的應用、利用虛擬仿真和增強現實技術實現對線上教學和線下教學的不斷創新與嘗試；專業科研能力的進步，主要是創新能力的提升和校企協同發展的實際應用，如在天鐵熱軋廠區負責批注熱軋板卷編號的多自由度機器人是現時代的產品，不僅能運用于企業廠區的生產工藝當中，也能用于餐飲、打掃衛生等實際生活。而在實驗室中的六自由度機器人就是這個多自由度的教科研作品。這個作品的運作，需要電氣、機械、物理、數學等多方面的學科綜合而成，這就為教師的創新能力提供了來源（由企業需求和生活需要提出目標，運用綜合知識來實現，這就是創新的來源）。作為校企合作的相關院校，要充分發揮與企業合作的特點，依照企業的實際需求，將理論用于實踐，發揮教師的主觀能動性，多動、多想、多實踐，積極參與企業的項目，將教育教學成果能轉化成服務企業發展和服務地方經濟發展的內驅力。

4 智能制造專業實訓平臺建設

根據天津工業職業學院天鐵校區現有的實訓室條件，在自動化基礎上重點添加工業互聯網和工業機器人應用相關方面的校內實訓條件。可以在原有基礎上增加工業APP 實訓平臺、工業物聯網實訓平臺、工業網絡通信實訓平臺和工業機器人實訓平臺。現以工業機器人實訓平臺為例，說明實訓平臺的硬件搭建及意義。

天鐵校區可在已有的PLC 實訓室中添置一臺機器人實訓平臺作為機器人實訓的展示和學習，為將來增添智能控制專業提供支撐。如參考宜科（天津）電子有限公司為大學院校、職業教育培訓機構而研制出的一種模塊化機器人實訓產品，適合機電一體化、電氣自動化等相關專業的教學和培訓。該產品由IRB120 機器人、機器人循跡畫板、碼垛實訓單元、搬運實訓單元、分揀實訓單元組成。采用開放式和拆裝式結構設計，使整個裝置能夠靈活的按實訓教學需要使用，滿足實訓教學或技能競賽需求。整個校內實訓平臺的搭建，不僅僅是專業建設過程中不可缺少的一環，它涉及專業課程的開展和實訓環節的完成程度，更是讓學生能夠理實結合，在動手實踐中培養出自身的興趣愛好，從而確立未來的職業面向。

針對校外實訓基地，也需要對專業建設的需求進行分析。如電氣自動化技術專業原有的校外實訓基地——天鐵熱軋板有限責任公司、崇利制鋼有限公司、金牛天鐵煤焦化有限公司等，承擔了該專業可編程序控制器、電機與電氣控制、過程儀表、傳感器、頂崗實習相關實踐教學任務。那么，這些校外實訓基地可以根據智能控制技術專業的崗位設置，承擔部分專業實踐教學任務。同時，充分發揮天津工業職業學院天鐵校區就在新天鐵公司區域內部的地理優勢，加強同新天鐵公司的合作，充分發揮“校企合作”優勢，結合公司政策，建設一批具有典型性專業化的智能制造校外培訓基地，打造具有自身特色的專業實訓基地。

5 結語

中國制造2025 的提出，對新時代人才的需求的專業能力提高，促使高等職業院校在專業建設上不斷提高以適應時代的需求。高等職業院校要緊密結合中國制造2025 戰略對于復合型人才的需求，結合國家的頂層設計，注重培養學生的創新能力和綜合性能力。本文結合在宜科（天津）電子有限公司的學習和天津工業職業學院天鐵校區的實際情況，針對智能技術專業課程建設、師資建設、校內外的實訓室建設提出了一些探索，但在專業建設實踐過程中仍需要不斷完善，從而提出真正可行的、具有可操作性的專業建設方案。