基于復合型人才需求的校企協同案例教學模式研究與實踐

呂志軍，王慶霞，季 霞，黃 曦，楊光輝

（1.東華大學 機械工程學院，上海 201620；2.上海精星倉儲設備工程有限公司，上海 201611）

0 引言

21世紀世界各國產業結構和技術結構正悄然經歷著深度變革。現代物流業作為我國的戰略性、基礎性產業，為支撐國民經濟高質量發展發揮了不可或缺的積極作用[1]。伴隨著云計算、大數據、數字孿生、移動互聯網等新一代信息技術的蓬勃發展，智能物流逐漸成為智能制造系統的核心要素之一[2-4]。與此同時，教育部提出“卓越計劃2.0”，旨在培養造就創新能力強、能適應經濟社會高質量發展需要的一大批懂技術、會管理的復合型工程技術人才，其特點在于行業企業深度參與培養過程、學校按通用標準和行業標準培養工程人才、強化培養學生的項目管理能力和工程創新能力等。

案例教學作為一種理論與實踐、知識與技能相結合的教學方法，凸顯專業學位研究生培養特色，在教學實踐中被證明是行之有效的教學方法之一，目前已成為專業學位研究生人才培養的重要組成部分。澳大利亞學者Corinna[5]將數字化車間中的移動機器人協同調度問題引入案例教學，使學生掌握了探究式學習的基本方法；新冠疫情反復沖擊下，馬來西亞學者Azlan[6]采用線上案例教學方法為研究生講解醫療物理方面的基本知識和技能。國內不少教學單位結合各自專業特點也積極開展研究生教學改革實踐。例如，唐麗敏[7]基于教學案例庫建設實踐，探討了物流工程專業學位研究生教學案例庫建設思路。劉偉成[8]對工程碩士資源庫建設的意義、現狀與問題以及建設的原則和策略進行了系統地研究，明確了物流工程碩士課程案例教學資源庫建設的主要方向。楊昆[9]將Flexsim等仿真軟件融合到課程的實踐教學中，設計相應的實驗項目、課程設計和案例庫，為鍛煉學生的創新實踐能力提供了幫助。李睿[10]應用Web信息抓取技術輔助案例庫建設，為案例庫建設提供新的技術手段與方法，對開展線上案例教學起到了促進作用。

疫情常態化防控背景下，線上教學或線上線下混合式教學已成為目前研究生教學實踐中的首選。但受傳統觀念、行為模式以及平臺資源的束縛，如何激發企業參與人才培養的積極性，各取所長并有效整合利用，提高混合式案例教學質量仍然需要不斷探索。以面向企業急需的高素質復合型人才培養為目標，東華大學與上海精星倉儲設備工程有限公司發揮產教融合優勢，通過“物流與供應鏈管理”課程開展了協同育人案例教學實踐。

1 智能制造對物流專業人才的需求

目前，智能制造的應用型崗位主要有精密數控裝備升級、智能倉儲物流系統升級、高性能制造工藝升級、工業軟件使用與維護、工業互聯網與云平臺這5大發展方向，涉及20多個相關具體工作崗位。當前及未來一個時期高等教育的一項重要任務就是為智能制造產業輸送能深度掌握綜合性智能制造專業理論、裝備技術研發以及管理技能的“頂梁柱”式人才。新基建牽引智能制造產業高速發展，物流工程領域高素質人才需求強勁，包括：

（1）智能物流技術研發人才需求。智能物流不僅僅需要各種智能設備設計師，更多的是缺乏算法工程師，因此，市場對此類技術研發人才的需求不斷增加。這類的需求大多對人才的學歷、技術水平、經驗都有較高的要求。

（2）設備維護與技術服務人才需求。在各大企業發布的需求信息中，越來越多涉及智能化物流裝備的應用、維護等方面的需求。這類崗位的技術性難度中等，企業對這類崗位的學歷要求也不高；不過相比較而言，更加注重的是專業領域知識以及實踐操作能力。

（3）復合型高端人才需求。智能物流技術覆蓋面非常廣泛，包括高端裝備設計、計算機技術、物聯網、智能控制等內容，它的良好運營離不開復合型人才。因此，對具備物流裝備基礎知識與人工智能技術相結合等復合背景的高端人才需求十分強勁。復合型高端人才的專業知識要求不再停留在掌握一般倉儲物流基礎知識的階段，還包括對數字孿生、機器人、5G通訊以及大數據等先進制造技術的學習與應用；專業能力則需要在社會能力、行為能力和個人能力的基礎上，全面提升對智能物流專業技術的掌握，包括協同決策能力以及優化調度能力。對綜合素質的要求則更加全面，例如創新能力、合作能力、大數據思維以及技術協同思維等高端物流人才素養要求會更高。

2 校企協同高素質育人案例教學總體模式

企業參與的積極性是產學研合作與校企協同育人的關鍵因素，而企業參與產學研合作的初衷及終極目的是基于其利益與發展所決定的。滿足企業用人需求是校企合作的前提和基礎，也是專業碩士實踐能力培養的關鍵。因此，智能物流應用型人才的培養，首先應該樹立以企業需求為導向，以知識傳授為中心和以學生素質教育為中心相結合的人才培養理念，注重學生的個性化和差異化發展、創造性和創新性思維能力的培養，學生要既能從事倉儲物流技術研發、系統運營與維護，又能運用仿真模擬、大數據分析、智能算法與互聯網創新思維從事智能物流背景下的數字化裝備研發、系統規劃與系統優化等技術含量要求較高的工作。

“物流與供應鏈管理”是東華大學面向工程管理（機械工程方向）專業學位研究生開設的一門專業必修課。課程兼顧物流技術、裝備設計、人工智能與系統運維等學科交叉的前沿性和實踐性，教學的重點是物流工程領域中普遍運用的科學技術、系統裝備設計及供應鏈管理方法，課程特點在于實踐性強、知識面廣、內容多。為解決混合式案例教學中普遍存在的手段和內容單一、知識結構碎片化以及企業參與積極性不高等共性關鍵問題，校企合作探索適合混合教學模式案例庫建立的方式方法，針對企業實際需求開展案例教學實踐，校內教師負責精心組織策劃線下教學內容與教學模式，研究采用多場景虛實融合技術與手段，增強案例教學過程中教師學生的互動感與沉浸感；校外導師依據教學大綱，重點負責開放式線上工程案例庫建設以及學生動手分析問題、解決問題能力的培養，突出案例的典型性與可操作性，提高學生主動學習的積極性，其總體框架如圖1所示。

3 案例庫建設及其教學實踐

結合東華大學機械工程學院（下稱“我院”）在產學研合作及倉儲物流研究方向的優勢，目前已經在生產物流方面積累了較多應用實例，例如，搬運機器人調度、工業貨架質量檢測、倉儲物流規劃等。通過總結和篩選當前行業中生產物流及供應鏈管理所涉及的共性問題，并結合現有人工智能、大數據技術，從問題分析、系統設計、算法選取、仿真測試等環節進行具體教學案例庫構建，突出案例的啟發性與可操作性。以物流與供應鏈管理基本理論知識為基礎，以實踐與創新思想為主導，以培養具備良好職業素養、能夠解決實際問題的高層次專業人才為目標，結合領域內重點問題或實踐中代表性問題擬定案例庫建設主題，以案例庫系統化、模塊化、精細化設計為原則，注重案例的針對性、時效性、梯度性、啟發性與實用性的相互統一，為通過不同的在線學習平臺共享開展混合式案例教學奠定基礎。

案例庫建設的實施過程包括主題擬定、素材收集與企業調研、撰寫案例、補充相關材料等關鍵環節。我院積極利用產學研合作渠道，實地考察、訪談、調查等方式有目的、有計劃、系統地收集物流有關的上下游企業供應鏈實際建設以及人才需求情況，征集不同類別企業真實的生產物流及供應鏈管理案例，參照職業標準（國家標準、行業標準、企業標準）和真實的企業高級職位需求，匯集整理成相應的教學素材。不過一般而言，來源于企業生產建設、研究設計、經營管理等工程項目一線的案例素材可能并不適合直接用于教學，需要根據教學目標對企業案例進行甄選與提煉，優先選擇科技成果轉化成功的案例，使案例素材盡可能發揮最大的價值。“物流與供應鏈管理”課程案例庫涉及搬運技術與裝備設計、倉儲管理技術與設備、分揀技術及設備、供應鏈管理系統等4大核心主題。為了提高案例庫在混合式教學中的應用效果，不同的案例采用不同的形式呈現，例如圖片、視頻、文本、虛擬仿真等。案例基本素材要盡可能充實完備，做到背景生動真實，知識點粗細均衡，數據翔實全面，任課教師可根據學生特點及混合式案例教學之需進行二次開發，其中典型工程案例包括：

（1）多環行穿梭車優化調度問題的自學習算法。分析研究環形穿梭車的工作特點和調度策略，同時考慮其起停、等待、復合作業對搬運能力的影響，創建環形搬運作業的多目標優化調度數學模型，在此基礎上提出基于自學習和改進遺傳算法的環形實時調度算法，討論調度算法的編碼、選擇、交叉變異操作規則方法，提出改進種群和妥協解的專家庫自學習方法，提高計算速度。通過計算仿真，驗證模型和自學習算法的可行性和有效性。

（2）非連續截面薄壁立柱穩定性預測方法。影響薄壁多孔立柱穩定性能的因素較為復雜，已有的研究更多地考慮了截面的連續屬性，而對于工程上常見的非連續截面（如孔洞尺寸）則討論較少。基于立柱力學性能試驗及有限元物理模擬，采用基于XGBOOST 和SHAP 的智能計算方法，建立立柱穩定性認知預測模型，調試模型結構參數使其具有良好的預測能力。以此為基礎，深度挖掘并認知影響立柱穩定性的主要因素及規律，驗證預測模型的可行性與有效性。

（3）四向車密集倉儲系統設備配置選優。以Flexsim倉儲作業性能仿真模型為基礎，以單次任務平均作業時間為評價指標，分別研究庫存規模、貨架整體布局、四向車運行參數以及系統作業模式對于系統作業效率的影響；考慮四向車換層作業并結合主要設備的空閑率指標，優化選配四向車以及提升機的數量與性能，在滿足用戶出入庫基本需求的基礎上，整體上提高設備利用率、降低設備資金投入。

4 結語

基于企業用人需求和實際工程項目聯合開展專業學位碩士研究生案例教學，激發了企業參與聯合培養的積極性，充分發揮了高校幫助企業解決技術難題的人才、成果優勢，使高校老師能夠通過橫向項目合作積極參與企業的項目研發，并進一步積累案例教學經驗，高校為地方服務的主動性大大增強。百年變局與世紀疫情相互交織背景下，高校更需要與企業強化產學研合作，精心準備案例教學資料，針對性開展智能物流領域高素質復合型人才的培養，幫助專業碩士研究生經過“物流與供應鏈管理”課程學習深入一線，對企業研發與管理工作過程產生新的認知，使其技術創新意識得到強化，職業素養得到進一步提升，最終成為智能制造行業急需的中堅力量。