新工科背景下的智能制造工厂技术人才培养浅析

曹建清 周丰旭 张飞 何玉安 何亚飞

[摘           要]  近年来，智能制造快速发展，中央政府和各级地方政府出台了一系列政策，推进智能制造工厂的建设，因此急需培养跨学科、复合型、具有实际操作能力的智能制造人才。离散型智能工厂一般分为四个层级，不同的层级，需要不同专业的工程师，同时也需要掌握智能制造综合知识的复合型工程师。作为具有典型新工科特征的智能制造工程专业，有别于传统的制造相关专业，在人才培养上，具有不同的新理念和新模式，因此，在人才培养目标设定、课程体系设置上有新的突破，需要全方位校企协同育人，需要建立校内外实践教学体系。

[关    键   词]  智能制造;人才培养;新工科

[中图分类号]  G645                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2021）28-0108-02

一、引言

2015年5月8日，国务院发布了《中国制造2025》，明确了我国的制造强国路线图，提出到2025年迈入制造强国行列，2035年制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平，中华人民共和国成立一百年时制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。同时提出建立健全科学合理的选人、用人、育人机制，加快培养制造业发展急需的专业人才。培养智能制造方面的专业人才成为高等教育的重要任务。

二、智能制造工厂的基本架构

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。

智能制造工厂是通过运用大数据、虚拟仿真、智能传感、智能物流、机器人、网络通信等技术，建立一个能够实现智能排产、智能生产协同、设备智能互联、资源智能管控、质量智能控制、支持智能决策等功能的贯穿产品原料采购、设计、生产、销售、服务等全生命周期的高度灵活的个性化、数字化、智能化的产品与服务的生产系统。

智能工厂分为四个层级：智能设备层、现场控制层、车间管控层和企业管理层。各层级的具体内容如下：

（1）智能设备层：通常包括智能加工设备、智能物流设备、智能检测设备、智能感知与监测装置;

（2）现场控制层：实时监测设备状态并对设备进行控制;

（3）车间管控层：全面管控车间的实时生产状态，并进行指挥调度;

（4）企业管理层：实现企业资源和产品数据的全面管理，并通过大数据分析实现智能辅助决策支持。

三、智能制造工厂技术人员的技术要求

智能制造工厂的生产模式与传统工厂生产模式有很大的区别，离散型智能制造工厂的工程师一般可以分为以下几大类型：

（1）智能制造工程师：在工厂建设阶段，负责智能制造工厂的规划与构建;在运行阶段，利用数字化工具持续改善制造过程管控、生产工艺优化，把握智能制造相关技术动态，持续提升公司智能化水平;

（2）信息系统管理工程师;负责数据中心操作系统和数据库的安装与运维、所有管理软件与工业软件的运维;

（3）网络工程师：在建设期间，负责工厂整体网络架构规划;在运行期间，负责数据中心所有设施的管理，负责通信与网络系统的维护及信息安全;

（4）数字化设计与工艺工程师：会熟练使用CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAE（计算机辅助模拟仿真分析）、CAPP（计算机辅助工艺过程设计）等工具开展工作;

（5）智能设备操作编程工程师：主要负责对自动化设备、智能数控机床和机器人等设备进行操作编程;

（6）智能设备维护工程师：制定智能设备的维护方案，负责设备点检管理、检修管理、故障处理、物料管理等，利用专用诊断工具对设备进行故障诊断，更高要求的是利用智能方法对设备做出故障预测;

（7）智能物流工程师：负责管理智能仓储系统及工厂供应链管理，根据精益原则制定物流规划，在保证客户要货和生产稳定的同时，兼顾低库存、高效率、设备能力以及场地布局、人力资源等因素的平衡;

（8）数据分析工程师：根据业务部门的需求，负责分布式数据采集、挖掘、清洗、分析、計算等工作，基于业务需求进行特征处理及开发，为业务应用系统提供高质量、高效率的数据支持服务。

四、高校培养智能制造工厂人才的现状

智能制造工厂的发展需要大量的技术人才。现有在岗的智能制造人才，都是从传统专业的人才提升而来，大多是通过培训或工作实践学习智能制造知识和技术，也有一些大学培养了少数智能制造方面的研究生。2018年，经教育部批准，全国高校开始设立智能制造工程本科专业，首次开设该专业的高校有四所，分别是同济大学、上海大学、上海第二工业大学、汕头大学。三年来，已有多所高校开设智能制造工程本科专业。

五、智能制造工厂技术人才培养的途径

从上面阐述的情况可以看出，要等到2022年全国才有第一届智能制造工程专业应届毕业生毕业，目前智能制造工厂所需的技术人才的培养需要通过其他渠道解决，一是需要大力开展在职人员的培训，由于智能制造是实践性很强的应用性技术，无法简单地在课堂上或常规实验室里完成培训，需要理论与实践的结合，在实践中掌握技术和技能，所以需要在政府的指导和支持下建立智能制造工厂示范培训基地，通过产教融合的方式，组建由高校教师和企业工程师组成的培训教师队伍，为企业培养跨学科、复合型、具有实际工程技术能力的智能制造人才;二是在高级技术人才培养上，可通过校企合作的方式，招收机械类、自动化类、计算机类、物流管理类等专业的毕业生，开展工程硕士一专多能复合型人才的培养，针对智能制造的新需求，全面修订工程硕士的培养方案，以智能制造为应用背景，设立研究生学位课题。