工业4.0背景下实训基地建设模式的探索

王召鹏, 徐通泉, 周巧军

(浙江机电职业技术学院 资产设备处, 浙江 杭州 310053)

实习基地建设

工业4.0背景下实训基地建设模式的探索

王召鹏, 徐通泉, 周巧军

(浙江机电职业技术学院 资产设备处, 浙江 杭州 310053)

全球正处于以工业4.0为代表的先进制造业发展阶段,为我国制造业实现转型升级、成为制造业强国提供了新机遇。高技能人才是实现我国先进制造业发展的重要组成部分,实训基地是职业教育培养高技能人才的重要条件,建设适应工业4.0发展的实训基地成为了当前的首要课题。

实训基地； 工业4.0； 职业教育； 人才培养

2013年初,德国提出了工业4.0计划,认为当前世界正处在“信息网络世界与物理世界的结合”,也就是第4次工业革命的进程中,重点发展“智能工厂”和“智能制造”这两大方向,巩固和提升其在制造业的领先地位。德国工业 4.0为中国的工业生产提供了一种全新思路,中国工信部也制定了“中国制造 2025”,即中国版“工业4.0”。

随着工业自动化和信息化的推进,作为世界制造工厂的中国,应积极采取措施应对工业4.0的挑战[1],实现产业升级,由中国制造升级为中国智造。作为制造业大国的中国,要在这一轮工业革命中占有一席之地,决胜之计在于提高劳动力的知识和技术水平。要赶上工业4.0时代,我国迫切需要加强现代职业技术教育,培养适应工业4.0时代所需要的高技能人才。其中,实训基地是现代职业技术教育培养高技能人才的重要保障,是教学、科研、培训、生产等多功能的实训场所[2]。当前,实训基地建设模式应积极适应工业4.0需求,从制度建设、校企合作、师资队伍建设,重点突出智能制造等方面,创新实训基地建设模式与内涵。

1 工业4.0的背景与内涵

工业4.0是2011年在德国汉诺威工业博览会上首次提出,其最初目的是提高德国制造业水平,加强德国制造业的国际竞争力。工业4.0是以智能制造、智能工厂为主导的第4次工业革命,以信息物理融合系统为基础,实现信息化、网络化、智能化技术与制造技术的深度融合,从而快速实现人们的个性化需求,实现商业与生产的动态互动,提高企业生产率,为创造价值与新的商业模式开辟新模式。工业4.0通过传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信系统形成智能网络,把生产设备、制造工厂、供应商、产品、客户紧密地连为一体,从而建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。智能工厂和智能生产是工业4.0的主要发展方向,智能工厂是工业4.0的基础设施,是通过利用网络空间虚拟系统与信息通讯技术相结合的手段,从传统的制造业转型至智能化工厂[3]；智能生产是将人机互动、智能物流管理、工业机器人等先进制造技术应用于整个工业生产过程[4],最终形成高度灵活、个性化、数字化的智能制造系统。

2 工业4.0的高技能人才需求

在德国企业界谈到工业4.0未来面临的挑战时,无论是传统制造业企业,还是信息化新兴企业,都把人才问题看作他们共同面临的挑战。在推进工业 4.0 的进程中,众多传统行业界线将被逐一打破,产业链将被重新构建,从而改变制造业领域工作人员的资质要求。对高技能人才的需求将会极大增强,而从事重复性劳动或低水平的工作人员将会被机器人替代。据麦肯锡调查报告显示,到2020年,我国将需要1.4亿高技能人才,如果职业教育不能适应先进制造业发展,培养出更多高技能人才,我国到时将面临2000多万的高技能人才缺口。工业4.0是将传统工业生产与现代信息技术相结合[5],涉及数字化技术、互联网技术、智能化技术和制造技术,高技能人才应注重综合能力和创新能力的培养,突出行业特色,体现先进性和引领性,掌握先进制造技术,增强先进制造业适应性,满足智能工厂和智能生产的需求。

3 实训基地建设模式

3.1 建设开放创新实训平台

工业4.0是信息技术与制造技术的深度融合,涉及信息技术、自动化技术、数字化技术、物联网技术、大数据、云平台等众多领域,跨越了多学科多领域,融合了各门新兴技术。而当前高职院校传统的实训基地运行模式是封闭式的,各学科与专业之间的实训室相对独立,无法满足工业4.0对高技能人才培养的要求。建设开放式创新实训平台,是提升高技能人才培养水平的迫切需要,是创新以就业为导向、以职业技能为核心的人才培养模式的需要,是全面增强高职院校服务我国制造业升级转型的需要。

建设面向工业4.0的开放创新实训平台,优化实训课程体系,确立高技能人才培养模式,完成平台的师资队伍建设、专业建设、教学条件建设、教学管理建设等任务[6],满足我国智能制造对高技能人才的培养要求。基于平台开展创新项目实训教学,通过思考问题、解决问题、设计解决方案、实训操作、质量检测等环节,培养学生自主设计、自主分析、自主制造、自主操作,提高学生动手、动脑、解决问题的实践能力。例如建设以高端数控机床为基础的先进制造实训平台,紧密结合信息化技术和先进制造技术,通过信息化技术将CAD实训室、CAM实训室、数控设备实训室、质检工作站联接到同一平台上,形成产品设计、数控程序编程、机床加工仿真、零部件数控机床加工、产品质量检测、数控机床维护一体化的教学模式,打破课程界限,适应先进制造发展趋势。

3.2 校企合作共建实训基地

目前,以学校为主体的教育体系中,教学内容和课程设置往往较为滞后,与我国的产业发展脱节,培养出的技能人才大多属于“半成品”,与制造企业的岗位技能需求不匹配。

以双轨制为核心的职业教育,为德国制造提供了源源不断的高技能人才,使德国成为全球制造业强国。双轨制职业教育是指接受职业教育的学生,要在学校进行理论学习的同时,在企业作为学徒接受技能培养。德国政府和企业正在推行的“工业4.0”战略中,更是强调企业和教育部门在课程设置、教学方法、教学内容等方面需要继续创新,以应对市场波动带来的挑战。

充分借鉴德国双轨制教育体系的运行模式,明确企业在技能人才培养的主体地位,逐步建立以企业为主导、政府监督、学校和企业联合培养的制造业技能人才培养体系,创新技能人才培养模式。

校企共建实训基地是高职院校利用企业的教学资源和教学环境,以培养企业需要的并达到岗位能力要求的高技能人才为根本目的的一种实践教学模式[7]。也就是学校与企业合作,共同制定人才培养方案,充分利用学校和企业不同的教育环境与资源,将课堂教学与实践实习有机结合,从而培养适应企业发展的高技能人才。利益机制是推动校企合作发展的根本动力和良性运转的必要纽带,要建立校企合作利益驱动机制,进行机制创新[8]。

校企合作实训基地运作模式主要有以企业为主的“企业主导模式”、以学校为主的“学校主导模式”和以学校为主导,校企双方共同建设、管理的“校企合作管理模式”[9]。以上3种运行模式各有特点,高职院校可根据实际情况及需求,建设不同模式的校企合作实训基地。选择合作企业,应充分考虑以下因素:

(1) 合作企业是否具有工业4.0时代特点,是否具有智能制造先进性；

(2) 合作企业是否能够正确处理生产效益与教育效益之间的关系,学生的技能培训是否能够得到保障；

(3) 合作企业利益是否得到保障,企业与学校是否能够实现双赢,校企合作是否能够可持续发展。

校企合作不仅可以共建实训基地,还可以与企业共建技术工艺和产品开发中心、技能大师工作室等,打通教师和学生参与企业产品研发、专利申请、技术改造等技术技能积累和创新的渠道。

3.3 推进智能制造实训基地建设

智能制造是工业4.0的核心,是可持续发展的制造模式[10],是中国制造未来的主攻方向。射频识别、物联网、传感器、机器视觉、智能机床、云计算、3D打印、可穿戴设备、汽车电子等9大行业则是中国制造未来的关键。

先进制造技术的发展日新月异,深刻改变了制造业的发展模式、管理模式、企业组织模式,从而导致对高技能人才需求的巨大变化。而当前我国高职院校实训基地仍以传统制造实训室为主,严重缺少以智能制造为特色的先进制造实训室,难以培养出先进制造业发展所需的高技能人才,成为我国先进制造业快速发展的重要制约。以数控机床为例,我国高职院校实训基地仍以普通数控机床为主,只能满足经济型或初、中级水平数控机床操作人员的需要,难以满足高端数控技能人才的培养,导致掌握多轴联动数控设备和数控多轴加工技术的数控高端技能人才严重匮乏,企业难以找到适用的技能人才[11],严重影响了我国先进制造业的发展和转型升级。

智能制造实训基地应重点建设以下实训室:工业机器人实训室、3D打印机实训室、高端数控设备实训室、轨道交通实训室、物联网实训室、云计算平台实训室等。其中,工业机器人的应用是未来智能制造的重要组成部分,属于新兴领域,人才缺口巨大。广东省、江苏省、浙江省等纷纷提出工业转型升级行动计划,全面推进“机器换人”战略。随着我国产业升级的不断推进,我国工业机器人发展空间巨大[12],而在推进工业机器人战略中,会用机器人的技能人才是最大的瓶颈。建设工业机器人实训室,培养会编程、会操作、维护机器人的高技能人才,为我国智能制造业发展弥补人才缺口。

3.4 提高师资队伍建设水平

目前,我国职业教育院校的教师多为不具有行业一线工作经验和实际专业技能的高校毕业生,难以教授专业技能,难以有效提高学生学习职业技能的积极性,更加难以根据工业4.0的时代要求培养出合格的高技能人才。结合职业院校的教育目标,要求师资队伍既要懂专业技术知识,又要能示范、讲解、指导具体的实训操作,要大力培养既有理论教学经验,又有实践工作经验的“双师型”教师[13]。

为适应工业4.0发展要求,提高职业院校师资队伍建设水平,应从以下几个方面着手解决:

(1) 加强师资队伍培训力度,建立中外创新创业教育交流机制,聘请国内外知名大学教授、企业专家来学院授课,安排教师到企业挂职锻炼,鼓励教师参与社会行业的创新创业实践。

(2) 引进企业高技能专家作为兼职教师,参与课程开发、实训基地建设、专业建设等教学环节,建立企业高技能人才与职业院校长效合作机制,校企合作共建“双师型”教师。

(3) 完善师资队伍考核评价体系,对技术水平高、创新意识强的骨干教师进行重点培养,鼓励教师参加各类国家技能比赛,以比赛促进技能水平的提高,以大赛名次作为考核依据之一。

通过以上3种途径,不断提高师资队伍教学水平,建立一支技术水平高、创新意识强、结构合理、具有国际先进水准的“双师型”师资队伍,为培养面向工业4.0的高技能人才提供保障。

4 结束语

工业4.0是未来制造业的发展趋势,作为制造业大国的中国具有重要意义,应抓住机遇迎接挑战,采取措施积极推进工业4.0的发展。工业4.0将对未来制造业技术水平、运行模式产生日新月异的变化,对培养高技能人才的职业教育提出了更高挑战与要求。

References)

[1] 程晓蕾,张平华.智能制造工业4.0体系下的高层次人才培养模式分析[J].科教文汇,2015(7):50-51.

[2] 吴玖玖.高职院校实训基地建设与实训教学探索[J].实验技术与管理,2005,22(9):120-122.

[3] 缪学勤.Industry 4.0 新工业革命与工业自动化转型升级[J].石油化工自动化,2014,50(1):1-6.

[4] Guenther Schuh,Till Potente,Rawina Varandani,et all.Global footprint design based on genetic algorithms An “Industry4.0” perspective[J]. CIRP Annals-Manufacturing Technology,2014,63:433-436.

[5] 齐瑞超,荣冈,冯毅萍,等.智能工厂可配置的多层次建模方法[J].化工学报,2013,64(12):4354-4365.

[6] 姜晨.面向“工业4.0”的工程教育创新实验平台建设[J].科教导刊,2014(30):81-82.

[7] 曹建平.校企共建实训基地模式的研究与实践[J].实验技术与管理,2007,24(8):4-7.

[8] 韩运生.高等职业教育实训基地建设、运行机制与共享策略研究[J].中国成人教育,2014(14):87-89.

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[10] 张署.工业4.0和智能制造[J].机械设计与制造工程,2014,43(8):1-5.

[11] 邵立国,朱明皓.借鉴德国学徒制,培养中国工匠[EB/OL].[2015-03-16]. http://www.cinn.cn/qiy/gl/334829.shtml.

[12] 张铁.工业机器人及智能制造发展现状分析[J].机电工程技术,2014,43(4):1-3.

[13] 孙兴民,赵兰庚.高职高专院校实训室建设的探讨[J].实验技术与管理,2005,22(6):120-123.

Exploration on construction mode of training base under background of Industry 4.0

Wang Zhaopeng, Xu Tongquan, Zhou Qiaojun

(Asset Administration Office,Zhejiang Vocational Institute of Mechanical & Electrical Engineering, Hangzhou 310053， China)

The world is in the advanced manufacturing industry development stage as the representative of the industry 4.0. It is a new opportunity for China’s manufacturing industry to achieve the transformation and upgrading and become a manufacturing powerful country. The high skilled talent is an important factor to realize the development of China’s manufacturing industry, the training base is an important guarantee for cultivating high skilled talents of vocational education. It is the primary task of constructing training base to adapt industry 4.0 developing at present.

training base； industry 4.0； vocational education； talent cultivation

2015- 05- 18 修改日期：2015- 07- 13

浙江省人力资源和社会保障科学研究课题(2015B002)；中国高等职业技术学会立项课题(GZYLX1213161)；浙江省高等教育学会立项课题(YB201455)

王召鹏(1977—),男,山东莱州,硕士,副研究员,研究方向为职业教育,主要从事实训基地建设、实验室与实训教学管理等工作.

E-mail：353517446@qq.com

G710

A

1002-4956(2015)12- 0222- 03