智能制造环境下高职机械制造类专业建设探究

续永刚， 马红英， 马宝秋， 刘培跃

(石家庄职业技术学院 机电工程系，河北 石家庄 050081)

制造业是国民经济的基础产业，其发展水平是衡量一个国家经济实力和科技水平的重要标志之一.伴随着第四次工业革命的到来，美国、德国、日本等发达国家都针对本国的制造业制定了战略发展规划，2015年我国也颁布了《中国制造2025》[1].2016年工业和信息化部、财政部联合制定了《智能制造发展规划(2016-2020年)》[2],这个规划从根本上来说就是要实现新一代信息技术、网络技术与先进制造业的紧密结合，从而带动制造业的快速发展，其中，智能制造是我国制造业下一步发展的突破口和主攻方向，智能制造的发展也将是我国实现制造业由大到强的关键所在[3].

机械制造是制造业的一个典型代表.随着传统制造业向智能制造的转型升级，高职机械制造类专业也要适应企业转型对人才需求的变化，逐步完成对专业的升级改造或重构.高职机械制造类专业的转型建设既要符合企业智能制造的发展趋势，又要面对当前制造类企业的发展状况，在深入研究高职教育发展规律的基础上，不断在专业群建设、校内实训基地建设、师资队伍建设等方面创新发展，从而为企业转型发展提供人才保障.

1 智能制造和制造类企业对高职人才的需求

1.1 智能制造及特点

智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式[2]，是对云计算、大数据、工业机器人、数字加工技术等的有机跨界融合.智能制造通过数字化工厂采用大规模的定制化生产方式进行生产，其中，定制化、专门化、分散式为其重要的生产特征.数字化工厂以产品整个生命周期的数据为基础，对生产过程进行仿真、评估、优化，通过智能加工技术完成产品的建模、仿真、预测，对加工过程进行实时监控，以优化参数、集成现有知识等方式完成产品的加工生产，并获得最佳的加工质量.智能制造将给传统制造业带来革命性的变革[4].

1.2 机械制造类企业现状

笔者对80家制造类企业进行了问卷调查，得出了一些结论.(1)以传统意义上的制造方式进行生产的制造企业占95%，使用数控加工设备的企业占90%；企业有自动化、智能化生产改造意愿和计划的占60%.(2)制约企业发展的主要问题之一是专业人才缺乏，其中针对高职学生，企业能提供普通数控设备操作、高端数控机床编程与操作、工业机器人装调与维护、自动流水线运行与维护、PLC编程与调试、产品营销、智能生产线管理、智能检测技术应用、大数据分析等岗位；对学生的素质要求主要包括：具有吃苦耐劳精神，对工作认真负责、踏实肯干，具有良好的团队合作意识，具有一定的创新意识和能力，具有一定的新知识、新技术学习能力.(3)由于调研主要面向的是中小企业，可能有一定的局限性.但从调查结果来看，国内制造类企业的基础、层次、结构差异比较大，有的企业还未实现自动化生产、数字化生产，大多数中小企业还不具备实现智能制造的基础和条件，企业全部实现智能制造还有很长的路要走.但大多数企业从增强企业竞争力，满足市场对个性化产品需求及解决劳动力短缺等方面考虑，对实现数字化、信息化、智能化生产的愿望比较强烈；少数具有良好基础的大企业可率先实现智能制造，从而起到示范作用；大多数企业需要夯实智能制造基础，在数控设备生产、工业机器人、管理信息集成、网络通信技术使用方面不断加大投入力度，对智能制造方面的技术技能人才有较大需求.可见，培养智能制造技术技能型人才必将是高职机械制造类专业的人才培养目标.智能制造需要逐步推进，不断发展和完善.

1.3 智能制造环境下机械制造类专业从业岗位需求分析

目前，我国制造业企业生产水平呈现多层次、多形式的状态，同样对人才的需求也必然是多层次、多规格的.传统意义上的机械制造类专业已经有很成熟的模式和经验，但与智能制造对人才的需求不同，因为智能制造的生产过程是由多个企业协同生产完成的，生产模式以数据互联为核心，可以模拟完成设计、工艺编程、装配、调试等环节，涉及到多学科知识的交叉融合，这种制造形式的变化会使企业出现许多新兴岗位，而岗位的内涵也必然会发生变化.智能制造需要懂得互联网技术，熟悉产业链，集创新、管理、服务于一体的复合型技术技能人才，例如，具备高性能数控机床运行与维护，检测技术运用，工业机器人编程、操作及维护，立体仓库操作与维护，自动线安装与调试，MES(Manufacturing Execution System)管理系统和各类生产加工软件的编写与维护，数字云的运行与维护，物联网的连接与维护，智能制造车间的安装、调试，信息网络的调试等基本知识结构的人才.

2 专业群建设及专业特色重构

高职院校的专业建设应遵循职业教育的基本规律，不断创新符合产业结构调整、升级的职业教育体系，要适应制造业不断向智能化制造转型升级的需要，在原来机械制造类专业群建设的基础上，建设面向高层次智能制造技术的专业群[5].

2.1 专业群构建

专业群建设要紧跟企业生产方式的改变，充分考虑智能制造环境下的产业结构调整、生产设备智能化升级这一动态过程对传统机械制造类专业的需求变化，不断改革、创新、重构智能制造技术专业群.智能制造技术由多学科交叉融合而成，这就需要调整专业的人才培养目标，重构课程体系，构建专业之间的逻辑关系，形成新的人才培养体系，组建智能制造技术专业群.

首先，按照专业对接产业的基本原则，根据原有机械制造与自动化、机电一体化技术、数控技术等专业的特点，将专业与智能制造产业链的不同环节对接，让各专业在智能制造生产中找准位置，明确各专业的培养特色.

其次，对各专业的人才培养目标进行调整，按照与智能制造产业链各环节的对应关系，融入智能制造的新技术、新技能、新工艺，加大对企业急需的智能生产线装调、高端数控设备运行与维护、工业机器人编程与操作、大数据运行维护、产品全周期服务等方面人才的培养力度.

再次，调整各专业的课程体系，将各专业的课程划分为三个层次，一是底层共享课，主要包括公共课和专业基础课，以满足智能制造产业对各环节人才需求的总体要求；二是中层方向课，这是各专业的核心专业课，主要培养本专业的核心能力，对产业链中不同岗位能力的培养起主要支撑作用；三是职业技能课，这作为群内各专业的互选课，主要是为了让群内各专业的学生对智能制造的全产业链有更宏观的认识，能够在工作中适应岗位需求变化.

最后，由于高职学生来源的多样化，学生在学习动力、学习态度、学习方法、学习意识等方面存在较大的差异，因此在进行专业建设时要认真分析学情，针对企业提供的岗位准确定位学生的发展方向，不断提高学生的综合素质，有针对性地加强智能制造岗位技能的培训.

2.2 校内实习基地建设

实训基地是学生学习、实训的重要保障.要争取与有示范作用的大企业进行校企合作，进行产学研深度融合.校内智能制造实训基地建设也是必要的，要通过深入调研，与合作企业共建校内智能工厂.

智能工厂将通信网络、数字传感监测、信息交互集成、优质人工智能等智能制造相关技术、产品及系统应用在工厂层面，可实现生产系统的智能化、网络化、柔性化和绿色化.要以真实产品为生产任务，按照智能制造三层企业模型(如图1所示)来构建、设计包含智能制造多个环节和要素的智能生产线[6].

图1 智能制造三层企业模型

在校内建立的智能工厂可配备大型智能料仓，建立云平台、大数据中心，以及围绕数控机床加工效率和质量的智能化车间信息化管理系统，实现对制造设备从日常生产到维护、保养、改造、优化的全生命周期管理，为用户提供设备及产品的相关大数据信息.智能设备层可包括五轴数控加工中心、三轴加工中心、数控车床、高速雕刻数控铣床、工业机器人(组建成若干智能制造单元)、三坐标测量仪、视觉自动检测系统、应用RFID(射频识别)技术的倍速链系统、AGV(自动导引运输)等数字化制造装备.

学生在智能工厂可以完成与智能制造相关内容的实训，如智能制造的认知、智能料仓控制、智能生产总控、智能生产线调整、产品自动检测、智能制造单元联调等.智能工厂的实训项目应该具有六个特点.(1)真实与虚拟相结合.可针对智能产线配套设计模拟仿真系统，实现真实产线与模拟软件的联动，为学生学习、培训提供方便.(2)以智能产线建设带动专项实训室建设.对于智能产线涉及到的专项技术建立对应的专项实训室，以满足多数学生同时学习的需要，如工业机器人产线操控实训室、自动控制实训室、智能传感实训室、精密测量实训室等.(3)智能产线建设与技能大赛相结合.智能制造大赛项目目前已经成为各类大赛的重要赛项，可参考国家大赛的要求为智能产线建立若干智能制造单元，每个智能制造单元可以单独运行，同时配备多轴数控加工中心设备，方便完成智能制造大赛的训练任务.(4)产品生产与学生实训相结合.在每个关键部位安装摄像头、智能大屏，实现生产过程的可视化，可让学生在屏幕上观察产品的生产过程，方便教学和实训.(5)智能产线建设与科研项目相结合.在设备选择上尽量以通用为主，为通过科研项目对产品的改型换代提供改造空间.(6)为职业技术技能等级考试提供接口，为相关专业“1+X”技能考核做好准备. 总之，校内智能工厂的建立要在一定程度上保证学生进行智能制造方面的学习和实训.

2.3 师资队伍建设

师资队伍建设是专业建设的重要环节，尤其是智能制造这样新的生产方式，要求建立跨学科、复合型的师资队伍.但目前大部分专业教师的知识结构相对单一，技能水平不太高，解决实际问题的能力较为欠缺，可见，师资力量薄弱已成为制约专业发展的主要问题之一.因此，加强师资队伍建设至关重要，可通过内培、外引的方式来进行.

教师内培的方式有六种.(1)组织教师到一些智能制造大企业进行顶岗培训，深入学习智能制造的前沿技术和发展方向.(2)组织教师全程参与校内实训基地智能工厂项目的论证、方案的制定、设备的安装与调试等过程.在项目建设过程中，通过参观学习、对企业的深入调研和与专家的交流座谈，有的放矢地深入学习新知识、新技术，从而使每个教师的技术能力和水平都有很大的提高.(3)利用国家师资培训平台，每年重点安排教师针对智能制造技术进行培训学习.(4)以科研项目带动师资水平的提高.鼓励教师参与企业的相关项目，尤其是要积极参与有关智能制造技术的横向项目研发.(5)选派优秀教师到国外进行智能制造新技术、新知识的进修培训.(6)鼓励教师或学生参加技能大赛，通过大赛锻炼教师队伍.

教师外引的主要做法有两种.(1)通过与大企业的深度融合，建立企业专业教师资源库，有针对性地聘请有实际经验的技术人员到校讲课或讲座.(2)根据专业发展需要有针对性地进行跨学科、跨专业的专业人才招聘，例如智能技术、网络技术、大数据、工业机器人等方面优先招聘有实践经验的企业工程师、技术员，从而逐步建立一支适合产业技术技能需求的师资队伍，为专业升级与重构奠定基础.

3 结语

智能制造催生了许多新技术、新产品、新业态和新模式，这对职业教育的发展是挑战，也是动力.在智能制造的大背景下，高职机械制造类专业群要逐步进行重构，形成智能制造的特色专业群；同时针对我国制造业发展现状，紧跟企业发展进程，把握前沿技术，适度超前谋划专业的发展，逐步对专业进行重构，加大专业特色、师资队伍、实训条件等方面的改革和建设力度，为我国智能制造的发展提供人才保障.