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陈明:专业型、跨学科、系统级,工业4.0人才培养能否胜出?

发布时间:2017-07-06                               来源:教育部学校规划建设发展中心

在第四届产教融合发展战略国际论坛——“智能制造趋势下的大国工匠培养机制与模式”分论坛上,同济大学中德工程学院副院长、国内首个工业4.0智能工厂实验室主任陈明博士作《工业4.0背景下的人才培养思考》主题报告,探讨如何在工业4.0时代,为智能制造领域培养人才。

智能制造涉及专业面更广、技术难度更大、风险更高,人才培养也面临新挑战,需要产学研发挥各自优势,才能攻克难关,培养智能制造专业型、跨学科、系统级人才。

技术革新引发工业革命

所有工业革命都是由技术革命引发的。现阶段,信息技术改变了我们的生活方式,对各行各业都产生了很大影响;移动计算让我们随时随地就能处理很多事情;物联网作为新兴产业之一,已纳入众多国家的战略规划层面;互联网服务也悄然发展,并不断壮大。此外,云计算、大数据、人工智能等新技术不断出现。

当这些技术积累到一定阶段,就形成了一次工业革命,每个国家都会提出应对策略。德国提出让制造业拥抱互联网的理念;美国依靠互联网技术的强大实力,自上而下通过互联网来整合工业;中国则出台“中国制造2025”国家战略,倡导智能制造理念。


智能制造与工业4.0

工业4.0意味着在产品生命周期内整个价值创造链的组织和控制将迈上新台阶,从创意、订单、研发,到生产、交付,再到废物循环利用,包括与之紧密联系的各服务行业,在各个阶段都能更好的满足日益个性化的客户需求。

智能制造与工业4.0包含了三大集成:

●垂直集成和网络化制造。强调智能工厂和智能车间从上端的信息系统、ERP、PEM到下端的智能化,并在下端形成CPS网状结构,使得生产车间、生产线打破固定形式,取而代之的是动态、柔性的组成,即使某个环节出现问题,也可以使用其他生产线代替。

●价值网络横向集成。智能工厂只是工业4.0的一个单元,横向集成强调不同的企业都要集中在一个网络中,通过网络形成生态圈,将上下游的企业联系在一起,最终产生新的服务模式和商业模式。

●端到端的数字集成。即把最终用户的需求融合在一起,最后在产品全生命周期发挥重要的作用,比如可以在大生产线中生产出个性化的产品。


工业4.0背景下人才培养的挑战

通过分析工业4.0与智能制造的发展特点,我认为中国的人才培养,可以参考德国工业4.0的人才培养模式。在工业4.0时代,应该将智能制造、工业互联网的先进技术引入专业课程当中,让学生学习先进技术。学校以前开设的专业以及制定的学习内容都要进行调整。

工业4.0人才需求


工业4.0在智能制造领域关联的学科很多,所以除了需要大量的专业型人才外,跨学科人才也十分重要,因此学校人才培养面临新的挑战。我们一度在思考如何进行人才培养,跨学科人才不再局限于学习一个学科的知识,比如怎样才能把数控装备做得更好?需要数控专业人才把控加工质量,还需要软件专业人才进行软件控制,这两个专业发生交集,培养的就是系统级人才。

要培养系统级人才和跨学科人才,目前有几个瓶颈需要突破:

●首先是师资力量,可以通过校企合作来突破;

●其次是课程体系建设,跨学科人才并不是指学习两个专业的课程,而是要通过项目,真正提高学生跨学科的实践能力;

●再次,需要获得面向智能制造领域的实验室支撑。


就同济大学中德工程学院来说,除了学校自有的实验室,还与德国菲尼克斯电气集团共同搭建了国内第一个工业4.0实验室,具备加工、装配、仓储功能,可将离散制造整合一体。另外,卡尔蔡司集团的智能测量基地、西门子公司的数字化制造设计中心,以及SAP公司的创新中心都设立在同济大学中德工程学院。校企合作为学校智能制造专业提供了全面的实验室支撑。

同济大学中德工程学院校企合作人才培养模式


与同济大学中德工程学院进行校企合作的企业中,美国德尔福公司提出独特的人才培养理念,他们将企业生产中遇到的问题转化为学生学习内容,让学生与工程师在一起进行实践,学生的创意与工程师的理论结合,最终工程师将学生不能实现的创意实现,学生学到了所需的东西,企业也从中获利。

还有一种校企合作培养方式是企业将项目及资助同时提供给不同高校的学生,为了让学生真正的去做,专门设置了竞赛,让学生的理论和实践能力都得到提升。而学校跟不同层面的公司合作实验室项目时,也要注重个性化的体现。

总之,在工业4.0时代,学校应积极拓展校企合作,探索多样化的人才培养方式,让学生的学习内容和学习方式都能紧跟时代发展,真正培养智能制造领域专业型、跨学科、系统级的人才。