“雙碳”背景下具有綠色制造特色的智能制造工程專業建設探討

陳君文　龔青山　王宸　郭慶賀　周慧慧

摘 要：隨著工業制造對環境友好和可持續發展的需求增加，智能制造融合綠色制造理念是未來工業發展的方向。在“雙碳”背景下，探討了如何構建具有綠色制造理念特色的智能制造工程專業建設。在專業建設方面，強調培養學生智能制造領域的綠色意識和環保責任感的重要性。在課程中引入環保相關知識，培養學生的創新和環境問題解決能力。通過強化實踐教學，提高學生在綠色制造領域的實際操作技能。深化智能制造與綠色制造理念的融合，可以為培養具備綠色意識和智能制造工程技術人才提供有力支持，推動智能制造邁向更可持續的未來。

關鍵詞：綠色制造 智能制造 專業建設 探討

1 引言

當前，全球氣候變化和環境問題對人類的生存與發展表現出了前所未有的挑戰，必須采取積極的措施來減緩氣候變化、改善環境質量、提高能源效益。制造業作為全球經濟的重要組成部分，面臨著巨大的環境壓力和改革責任，在這一背景下，我國提出了“雙碳”目標。“雙碳”背景下的綠色理念將成為引領未來可持續發展的核心策略。制造業作為關鍵的經濟支柱，必須迅速轉變，以適應新的環保趨勢。智能制造，作為制造業升級的引擎，面臨著融合綠色制造理念的緊迫需求，以實現可持續發展和生態友好型制造。

智能制造工程專業是新興的交叉領域，涵蓋了機械工程、電氣工程、計算機科學等多個學科，旨在培養具備智能化生產與管理能力的高級人才[1]。然而，傳統的智能制造理念往往偏重于效率和技術創新，而未能充分考慮環境可持續性。為了適應“雙碳”時代的要求，智能制造工程專業需要加入綠色制造的元素，使其成為可持續發展的推動者[2]。本文深入了解“雙碳”目標智能制造工程專業的現狀，分析其在綠色制造方面的不足，并提出相應的建設方案。通過培養具有綠色意識、創新能力和可持續發展觀念的智能制造專業人才，在全球經濟轉型中發揮積極作用，推動制造業實現可持續綠色發展。

2 具有綠色制造特色的智能制造工程專業建設問題

在構建具有綠色制造特色的智能制造工程專業時，可能面臨一系列問題。以下是一些可能出現的問題，需要在專業建設中認真考慮和解決[3]：（1）課程設置與內容缺乏綠色元素。當前智能制造工程專業的課程偏向傳統制造技術和智能化工具的應用，缺乏涉及綠色制造理念和技術的內容。需要重新設計和調整課程結構，引入包括綠色材料、能源效率、廢物管理等方面的綠色制造元素，確保學生獲得全面的綠色制造知識。（2）教師隊伍的綠色制造素養不足。部分教師可能缺乏綠色制造方面的專業知識和實踐經驗，難以有效地傳授相關內容。需要提供教師培訓，鼓勵他們深入了解綠色制造理念，并與相關產業、研究機構建立聯系，獲取最新的綠色制造信息。（3）學生對綠色制造理念的認識不足。學生可能對綠色制造理念的認識有限，缺乏對可持續發展和環保的深刻理解。需要對學生進行相關的綠色制造教育，通過講座、工廠參觀等方式引導學生認識綠色制造的重要性。此外，通過實踐項目培養學生對綠色制造的實際應用能力。（4）缺乏跨學科合作。綠色制造涉及多個學科領域，但智能制造工程專業可能缺乏與其他學科的跨學科合作。需要建立與環境科學、社會學、經濟學等學科的緊密聯系，促使專業更好地融入跨學科的綠色制造理念，培養學生綜合解決問題的能力。（5）缺乏產業合作與實際應用。學生可能缺乏與實際產業合作的機會，無法將理論知識應用于實際工程項目。需要建立產學合作項目，讓學生參與實際綠色制造項目，與企業合作解決實際問題，提高他們在實際應用中的綠色制造技能。（6）評估體系不健全。現有的評估體系可能主要關注傳統制造技能，未充分考慮學生在綠色制造方面的能力。需要更新評估標準，確保綠色制造技能得到充分的考核，并鼓勵學生在相關領域取得認證，提高專業水平。

3 建設路徑探討

具有綠色制造理念特色的智能制造工程專業建設路徑可劃分為一下：（1）課程設置。（2）實踐項目。（3）師資建設。建設目標和路徑如圖1所示。

3.1 課程設置

在構建具有綠色制造特色的智能制造工程專業時，確保智能制造與綠色制造理念的融合是至關重要的。（1）開展智能制造與綠色制造導論課程，引導學生了解智能制造與綠色制造的基本概念、背景和關聯，明確兩者之間的關系。注重智能制造技術、綠色制造理念、可持續發展與智能制造的結合。（2）學習智能傳感器與環境監測技術，掌握智能傳感器在制造中的應用，以及如何利用這些技術進行環境監測，注重智能傳感器原理、環境監測技術、數據采集與分析。（3）學習綠色制造與生命周期評估技術方法，探討智能制造如何影響產品生命周期，以及如何進行綠色制造的生命周期評估，掌握生命周期評估方法、產品設計與循環經濟原則。（4）學習智能制造中的能源管理技術方法，理解智能制造對能源的需求，以及如何通過智能技術提高能源效率，掌握智能能源管理系統、可再生能源在制造中的應用。（5）學習綠色材料選擇與可持續設計技術方法，掌握綠色材料的選擇和可持續設計原則，注重綠色材料選用、可持續設計方法。（6）智能制造中的循環經濟實踐。將循環經濟原則融入智能制造實踐項目，通過實際案例培養學生的能力，注重循環經濟案例分析、實際項目設計與實施。（7）學習綠色制造智能化生產線設計技術方法，學習如何設計智能化生產線以實現綠色制造目標，掌握智能化生產線構建、智能制造技術在生產中的應用。（8）智能制造工程實踐與案例分析。將智能制造與綠色制造理念結合，通過實踐項目和案例分析加深學生對實際應用的理解，注重智能制造與綠色制造案例研究、實踐項目設計與實施。通過這樣的相關課程或技術方法學習，學生將全面了解智能制造與綠色制造的融合，不僅掌握智能技術，更能在實際制造中注重環保與可持續性，培養具有綠色意識和創新能力的智能制造工程專業人才。

3.2 實踐項目

為了讓學生更好地參與綠色制造的實踐，可以設計一系列實踐項目，使學生能夠應用他們在課堂上學到的知識和技能，同時鍛煉解決實際問題的能力[4]。（1）可持續生產線改進。選擇一個實際生產線，通過引入智能制造技術和綠色制造原則，提高能源效益、減少廢棄物和優化材料使用。設計智能化的生產流程、優化能源利用、引入可再生能源，最終降低生產線的環境足跡。（2）綠色產品設計。選擇一個產品，重新設計以提高其環保性，這可能包括材料選擇、包裝設計和產品壽命周期分析。制定綠色設計方案、評估環境影響、與制造工程團隊合作實現綠色產品生產。（3）廢棄物管理與資源回收。選擇一家制造企業，分析其廢棄物管理流程，并提出改進建議，以實現更有效的資源回收和減少環境污染。制定廢棄物管理計劃、設計可行的資源回收系統、制定實施方案。（4）綠色供應鏈優化。選擇一個制造業供應鏈，通過引入智能制造技術和綠色供應鏈原則，提高供應鏈的可持續性。優化供應鏈流程、評估供應鏈的環保性、提出可行的綠色供應鏈改進方案。（5）智能化廢棄物分類系統。設計一個智能化的廢棄物分類系統，利用物聯網技術和人工智能算法，提高廢棄物分類的準確性。設計系統架構、編寫智能算法、制定廢棄物分類操作指南。（6）企業能源效益評估。與一家制造企業合作，對其能源使用進行評估，并提出改進建議以提高能源效益。分析能源使用數據、識別潛在的節能機會、制定能源效益提升計劃。通過這些實踐項目，學生能夠在真實世界的環境中應用所學的智能制造和綠色制造知識，提升他們的實際操作能力和解決問題的綜合素養。這樣的實踐項目不僅為學生提供了豐富的經驗，也促使他們更深入地理解智能制造與綠色制造的理念融合。

3.3 師資建設

師資建設對于構建具有綠色制造特色的智能制造工程專業至關重要。以下是一些師資建設與綠色制造理念相符的專業人才的建議[5]：（1）綠色制造專業發展培訓。教師需要接受有關綠色制造理念、技術和最新發展的專業培訓。這樣的培訓可以由綠色制造領域的專家、行業從業者或相關研究機構提供。（2）跨學科研究合作機會。提供教師參與跨學科研究項目的機會，鼓勵與環境科學、經濟學等領域的專家合作，以拓寬綠色制造的理論視野。（3）參與產業項目。鼓勵教師參與產業界的合作項目，特別是那些關注綠色制造的實際應用和解決方案的項目。這樣的經驗將使教師更了解實際問題和行業需求。（4）參與綠色制造研究。提供支持，鼓勵教師參與綠色制造領域的科研項目，促使他們深入研究新技術、新方法，提高對綠色制造領域的獨到見解。（5）充實綠色制造實踐經驗。鼓勵教師參與綠色制造實踐項目，例如與學生一同參與綠色制造實驗、企業咨詢項目等，以加深他們在實際應用中的經驗。（6）綠色認證與培訓。提供綠色制造相關認證課程，鼓勵教師參與培訓并獲得相應的認證。這有助于確保教師具備最新的綠色制造知識。（7）定期專業發展交流。定期組織綠色制造專業發展交流會議或研討會，邀請國內外專業人士分享研究成果和實踐經驗，使教師保持行業前沿。（8）定期的教研活動和團隊建設，促進教師之間的合作與交流，形成有機的團隊合作氛圍，提高整個師資隊伍的綠色制造素養。通過這些措施，能夠培養出具備綠色制造理念的專業人才，使教師團隊在綠色制造領域更具影響力，同時為學生提供更高水平的教育。

4 結語

構建具有綠色制造特色的智能制造工程專業深入探討了課程設置、實踐項目以及師資培養等方面的關鍵要素。這一專業的設計旨在培養學生全面了解智能制造與綠色制造的理念融合，使其在“雙碳”時代能夠勝任復雜的制造任務，并為可持續發展做出貢獻。

通過設定課程，著重于融合智能制造技術與綠色制造理念，涵蓋了可持續發展、智能傳感器、綠色材料、能源效益等多個方面，旨在培養學生系統性的知識和實際操作能力。實踐項目則為學生提供了應用所學知識的平臺，促使他們在真實場景中解決問題、實踐綠色制造理念。師資建設的重要性不可忽視，教師團隊的綠色制造素養直接關系到學生在這一領域的學術指導和實踐引導質量。通過培訓、研究合作、產業項目等方式，致力于提升教師的綠色制造水平，使其能夠更好地引領學生在這一領域的發展。通過這一專業的培養，學生將成為具有綠色意識、創新能力和可持續發展視野的工程專業人才，為推動工業向更環保、更智能的方向發展做出積極的貢獻。

基金項目：湖北省教育廳科研項

目（D20211803），教育部協同育人項目（220403177265250、230804701075730）。

參考文獻：

[1]文笑雨，李浩，張玉彥等.地方高校智能制造工程專業建設探索與實踐[J].高教學刊，2023，9（23）：82-86.

[2]楊宏兵，遲文政，王傳洋.智能制造工程專業特色建設的思考與實踐——以S大學智能制造工程專業為例[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2022，（07）：23-25.

[3]陳樹君，張自強.打破知識壁壘——智能制造工程專業建設探索[J].高教學刊，2022，8（22）：7-10.

[4]張凌云，劉忠，熊中剛等.新工科背景下智能制造工程專業的建設探索[J].裝備制造技術，2022，（12）：161-163+192.

[5]龔青山，陳君文，王宸等.新工科背景下地方高校智能制造工程專業師資隊伍建設探討[J].時代汽車，2023，（17）：86-88.