智能制造背景下應(yīng)用型本科院校機(jī)制專業(yè)辦學(xué)的困境及機(jī)遇

朱文藝

(江漢大學(xué) 智能制造學(xué)院，湖北 武漢 430056)

在最新發(fā)布的國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中提到，要推動制造業(yè)優(yōu)化升級，深入實施智能制造和綠色制造工程；要發(fā)展服務(wù)型制造新模式，推動制造業(yè)高端化智能化綠色化；要建設(shè)智能制造示范工廠，完善智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系[1]。發(fā)展智能制造，不但可以縮短產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)周期，還能降低企業(yè)運營成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量，已成為新常態(tài)下我國培育經(jīng)濟(jì)增長新動能和鍛造制造業(yè)國際競爭新優(yōu)勢的必由之路[2-3]。隨著傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)型，必然導(dǎo)致以傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式培養(yǎng)的制造業(yè)人才無法滿足智能制造行業(yè)企業(yè)的發(fā)展需求，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計制造及其自動化(以下簡稱“機(jī)制”)專業(yè)畢業(yè)生無法滿足越來越多智能制造企業(yè)新的應(yīng)用型人才需求[4]。因此，結(jié)合應(yīng)用型本科院校的機(jī)制專業(yè)，分析其在智能制造背景下專業(yè)辦學(xué)的困境，專業(yè)建設(shè)所遇到的挑戰(zhàn)，從而理性地面對現(xiàn)實，客觀地看待和分析專業(yè)辦學(xué)和建設(shè)過程中的各種新情況和新問題，以便做出及時和正確地調(diào)整，于困境中找生機(jī)，于變局中求發(fā)展，這對于應(yīng)用型本科院校機(jī)制專業(yè)的建設(shè)及發(fā)展而言，意義非同尋常。另外，結(jié)合智能制造系統(tǒng)的總體架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用場景等，找出與機(jī)制專業(yè)的契合點，正確把握傳統(tǒng)機(jī)制專業(yè)轉(zhuǎn)型升級的突破口，為應(yīng)用型本科院校機(jī)制專業(yè)建設(shè)和發(fā)展發(fā)現(xiàn)新的機(jī)遇。

1 機(jī)制專業(yè)辦學(xué)所面臨的困境

以江漢大學(xué)的機(jī)制專業(yè)為例，該專業(yè)圍繞國家制造業(yè)的需求，立足服務(wù)武漢地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，面向湖北，輻射全國，培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展，適應(yīng)社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，具有社會責(zé)任感、良好的職業(yè)道德、團(tuán)隊合作精神和較強(qiáng)實踐能力。掌握機(jī)械設(shè)計制造及其自動化及相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識與技能，能夠在機(jī)械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域從事技術(shù)開發(fā)、裝備設(shè)計、生產(chǎn)營運管理及應(yīng)用研究等工作的應(yīng)用型高級人才。除此之外，在該專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，還分別從專業(yè)能力、職業(yè)素養(yǎng)、管理與合作、創(chuàng)新與發(fā)展等四個方面明確了學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)。然而，從其專業(yè)辦學(xué)過程中遇到的種種問題來看，該專業(yè)辦學(xué)正面臨著諸多困境。

1.1 專業(yè)招生和就業(yè)

近些年來，應(yīng)用型本科院校的機(jī)制專業(yè)招生有一個明顯的特征，就是考生的報考意愿低，專業(yè)轉(zhuǎn)出率高[5]，江漢大學(xué)的機(jī)制專業(yè)也不例外。特別是在2020年，隨著江漢大學(xué)智能制造工程專業(yè)開始招生，這種趨勢就愈發(fā)明顯，由于智能制造工程與機(jī)制專業(yè)同屬機(jī)械類，大多數(shù)報考機(jī)械類專業(yè)的同學(xué)就是沖著智能制造工程專業(yè)的，在專業(yè)分流時選擇智能制造工程專業(yè)的人數(shù)眾多，而選擇機(jī)制專業(yè)的人數(shù)相對較少。其次，在就業(yè)方面，雖然市場對機(jī)制專業(yè)的人才需求量大，但給出的起始薪酬一般較低，而且由于社會對機(jī)械制造業(yè)的刻板印象，導(dǎo)致該專業(yè)學(xué)生在機(jī)械行業(yè)就業(yè)的意愿不強(qiáng)，相當(dāng)一部分同學(xué)選擇了轉(zhuǎn)行或進(jìn)一步升造。

1.2 專業(yè)辦學(xué)理念

就應(yīng)用型本科院校而言，機(jī)制專業(yè)在辦學(xué)理念方面，還存在著一些誤區(qū)，主要體現(xiàn)在：一是混淆機(jī)制專業(yè)應(yīng)用型與研究型人才培養(yǎng)的邊界，導(dǎo)致培養(yǎng)出來的機(jī)制專業(yè)人才高不成、低不就。二是在面對新工科、工程教育專業(yè)認(rèn)證等一系列專業(yè)辦學(xué)新理念時，消化不良，存在人才培養(yǎng)方案的論證不充分、不合理，課程設(shè)置盲目跟風(fēng)借鑒的情形。

1.3 專業(yè)的硬件建設(shè)

對于專業(yè)硬件建設(shè)，主要從專業(yè)師資隊伍及實驗實訓(xùn)體系建設(shè)兩個方面進(jìn)行分析。

由于機(jī)制專業(yè)的辦學(xué)時間一般較長，現(xiàn)有的專業(yè)師資隊伍滿足傳統(tǒng)的機(jī)制專業(yè)辦學(xué)毫無壓力。但隨著智能制造，新工科及工程教育專業(yè)認(rèn)證等新技術(shù)、新理念的出現(xiàn)，專業(yè)師資隊伍的短板就逐漸暴露了出來。主要表現(xiàn)在，教師掌握的專業(yè)知識跟不上技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)的動力不足；面對全新的教育教學(xué)理念，往往質(zhì)疑者多，贊成者少，瞻前顧后，思想較為保守，愿意在教學(xué)實踐中身體力行的人不多。教育教學(xué)方法過于傳統(tǒng)，信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種智慧教學(xué)手段在教學(xué)中的運用還不普遍。

在專業(yè)實驗實訓(xùn)體系建設(shè)方面，在現(xiàn)有的實驗實訓(xùn)條件下，開設(shè)的實踐教學(xué)項目中，演示性、驗證性實驗的比重偏高，而探究性、應(yīng)用性的實踐教學(xué)項目的比重偏低。

2 機(jī)制專業(yè)辦學(xué)面臨的機(jī)遇

要突破機(jī)制專業(yè)辦學(xué)所面臨的困境，除了認(rèn)清形勢，在專業(yè)招生和就業(yè)方面采取更為有效的對策，更新專業(yè)辦學(xué)的理念，加大力度進(jìn)行專業(yè)的硬件建設(shè)之外，更要思考在智能制造的大背景下，如何拓展傳統(tǒng)機(jī)制專業(yè)的發(fā)展空間，以實現(xiàn)應(yīng)用型本科院校機(jī)制專業(yè)的新發(fā)展。

2.1 要與智能制造工程專業(yè)共建共享

按照教育部公布最新的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄(2020年版)》，機(jī)制與智能制造工程專業(yè)同屬一個門類，各應(yīng)用型本科院校要么已經(jīng)開設(shè)了智能制造專業(yè)，要么正在申辦的過程中，即使沒有申辦，也會在機(jī)制專業(yè)辦學(xué)中不斷融入智能制造的元素，這些都為機(jī)制專業(yè)的建設(shè)帶來了活力和新的發(fā)展機(jī)遇。機(jī)制專業(yè)應(yīng)借助大力發(fā)展智能制造的東風(fēng)，在本專業(yè)建設(shè)的各個層面，實現(xiàn)與智能制造工程專業(yè)共建共享。

智能制造離不開制造，它是對傳統(tǒng)制造的轉(zhuǎn)型升級。傳統(tǒng)機(jī)械制造也要不斷創(chuàng)新，引入智能化的手段，否則就失去了競爭優(yōu)勢。在智能制造背景下，機(jī)制專業(yè)與智能制造專業(yè)在師資隊伍建設(shè)、實驗實訓(xùn)條件建設(shè)、新課程開發(fā)建設(shè)等方面應(yīng)相互支撐，共同發(fā)展，你中有我，我中有你，又各有側(cè)重，這是兩個專業(yè)建設(shè)發(fā)展的必由之路。

2.2 要重點關(guān)注支撐智能制造的核心機(jī)械裝備與技術(shù)的應(yīng)用

智能制造作為一個系統(tǒng)工程，涉及的關(guān)鍵技術(shù)及核心設(shè)備有很多，其中不乏與機(jī)制專業(yè)密切相關(guān)的。按照中國信息通信研究院華東分院在其《5G+智能制造白皮書》所闡述的，不難看出，傳感控制技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷技術(shù)、產(chǎn)品缺陷檢測及精密測量技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)建模、5G+協(xié)同設(shè)計、柔性生產(chǎn)、輔助裝配、機(jī)器人、其他數(shù)字化設(shè)備等在智能制造體系中舉足輕重[6]。所以，在機(jī)制專業(yè)建設(shè)過程中，應(yīng)按照專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，對于機(jī)制專業(yè)知識體系中能對智能制造有支撐作用的一些關(guān)鍵技術(shù)或裝備，如傳感及檢測技術(shù)、設(shè)備監(jiān)控及故障診斷技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、PLC、智能生產(chǎn)線、各種工業(yè)軟件的應(yīng)用等，融合到專業(yè)課程體系中，改造并提升一批現(xiàn)有的課程，抑或開發(fā)一些新的課程，從而不斷優(yōu)化和調(diào)整現(xiàn)有的專業(yè)課程體系，夯實傳統(tǒng)機(jī)械制造向智能制造轉(zhuǎn)型升級的根基。同時，要敢于摒棄一些落后的、低效的、過時的課程或知識點。

2.3 要主動融入智能制造背景下機(jī)械設(shè)計、制造及自動化技術(shù)的新發(fā)展

我們不僅要關(guān)注機(jī)制專業(yè)對智能制造的支撐，為機(jī)械制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級夯實基礎(chǔ)，同時，我們也要持續(xù)關(guān)注機(jī)制專業(yè)在機(jī)械設(shè)計、制造，以及機(jī)電設(shè)備的自動控制領(lǐng)域在智能化方向的技術(shù)發(fā)展，特別是在各自領(lǐng)域應(yīng)用較為成熟的智能化技術(shù)，并滲透到機(jī)制專業(yè)的教學(xué)中。比如，在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域，杜岳峰等人結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計，從用戶需求分析、模塊化設(shè)計、計算機(jī)輔助設(shè)計建模技術(shù)、知識工程、虛擬仿真和虛擬試驗驗證、基于PDM/PLM的協(xié)同設(shè)計等6方面，對其智能化設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究[7]。又如李貴等人，在機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計課程的教學(xué)實踐中，將智能化、數(shù)字化技術(shù)引入其中，改變傳統(tǒng)的設(shè)計計算、尺筆繪制或CAD繪制二維或三維模型的課程設(shè)計實踐模式，按照課程設(shè)計流程開發(fā)了一套交互式可視化的智能設(shè)計軟件，以方案設(shè)計和裝配流程為主線，集成課程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、基本知識和理論，涵蓋當(dāng)前CAD建模的先進(jìn)技術(shù)，為實踐教學(xué)方法改革提供平臺支撐，實現(xiàn)了設(shè)計方案快速模型化的設(shè)計效果[8]。這些智能設(shè)計的方法，可在各類與機(jī)械設(shè)計相關(guān)理論或?qū)嵺`課程中進(jìn)行探索應(yīng)用，必將使這些傳統(tǒng)的課程煥發(fā)新的活力。再如，在機(jī)械制造和機(jī)電設(shè)備自動控制領(lǐng)域，劉金鋒等人對數(shù)字孿生驅(qū)動的機(jī)械加工工藝評價進(jìn)行了研究，利用孿生數(shù)據(jù)對機(jī)械加工工藝進(jìn)行動態(tài)評價，提高三維工藝的實用性、高效性和智能化，為機(jī)加零件的高效加工制造提供技術(shù)基礎(chǔ)[9]。對上述研究成果，可研究其融入機(jī)械制造類課程的可行性。除此之外，智能制造中的人工智能、大數(shù)據(jù)與云計算、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺、MES系統(tǒng)等，可結(jié)合現(xiàn)有的專業(yè)課程體系，適當(dāng)融入相關(guān)技術(shù)或應(yīng)用案例，這必將擴(kuò)大學(xué)生的專業(yè)視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

3 結(jié)語

在智能制造的背景下，我們應(yīng)正視應(yīng)用型本科院校機(jī)制專業(yè)辦學(xué)所面臨的困境，但同時也要清醒地認(rèn)識到，機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造和機(jī)電設(shè)備的自動控制技術(shù)是裝備制造業(yè)的基石，智能制造的發(fā)展離不開機(jī)制。因此，突破機(jī)制專業(yè)建設(shè)的小圈子，適應(yīng)智能制造的大環(huán)境，與智能制造工程專業(yè)共建共享，關(guān)注支撐智能制造的核心機(jī)械裝備與技術(shù)的應(yīng)用，主動融入智能制造背景下機(jī)械設(shè)計、制造及自動化技術(shù)的新發(fā)展是傳統(tǒng)機(jī)制專業(yè)煥發(fā)新生的三大機(jī)遇。