基于复合型人才需求的校企协同案例教学模式研究与实践

吕志军，王庆霞，季 霞，黄 曦，杨光辉

（1.东华大学 机械工程学院，上海 201620；2.上海精星仓储设备工程有限公司，上海 201611）

0 引言

21世纪世界各国产业结构和技术结构正悄然经历着深度变革。现代物流业作为我国的战略性、基础性产业，为支撑国民经济高质量发展发挥了不可或缺的积极作用[1]。伴随着云计算、大数据、数字孪生、移动互联网等新一代信息技术的蓬勃发展，智能物流逐渐成为智能制造系统的核心要素之一[2-4]。与此同时，教育部提出“卓越计划2.0”，旨在培养造就创新能力强、能适应经济社会高质量发展需要的一大批懂技术、会管理的复合型工程技术人才，其特点在于行业企业深度参与培养过程、学校按通用标准和行业标准培养工程人才、强化培养学生的项目管理能力和工程创新能力等。

案例教学作为一种理论与实践、知识与技能相结合的教学方法，凸显专业学位研究生培养特色，在教学实践中被证明是行之有效的教学方法之一，目前已成为专业学位研究生人才培养的重要组成部分。澳大利亚学者Corinna[5]将数字化车间中的移动机器人协同调度问题引入案例教学，使学生掌握了探究式学习的基本方法；新冠疫情反复冲击下，马来西亚学者Azlan[6]采用线上案例教学方法为研究生讲解医疗物理方面的基本知识和技能。国内不少教学单位结合各自专业特点也积极开展研究生教学改革实践。例如，唐丽敏[7]基于教学案例库建设实践，探讨了物流工程专业学位研究生教学案例库建设思路。刘伟成[8]对工程硕士资源库建设的意义、现状与问题以及建设的原则和策略进行了系统地研究，明确了物流工程硕士课程案例教学资源库建设的主要方向。杨昆[9]将Flexsim等仿真软件融合到课程的实践教学中，设计相应的实验项目、课程设计和案例库，为锻炼学生的创新实践能力提供了帮助。李睿[10]应用Web信息抓取技术辅助案例库建设，为案例库建设提供新的技术手段与方法，对开展线上案例教学起到了促进作用。

疫情常态化防控背景下，线上教学或线上线下混合式教学已成为目前研究生教学实践中的首选。但受传统观念、行为模式以及平台资源的束缚，如何激发企业参与人才培养的积极性，各取所长并有效整合利用，提高混合式案例教学质量仍然需要不断探索。以面向企业急需的高素质复合型人才培养为目标，东华大学与上海精星仓储设备工程有限公司发挥产教融合优势，通过“物流与供应链管理”课程开展了协同育人案例教学实践。

1 智能制造对物流专业人才的需求

目前，智能制造的应用型岗位主要有精密数控装备升级、智能仓储物流系统升级、高性能制造工艺升级、工业软件使用与维护、工业互联网与云平台这5大发展方向，涉及20多个相关具体工作岗位。当前及未来一个时期高等教育的一项重要任务就是为智能制造产业输送能深度掌握综合性智能制造专业理论、装备技术研发以及管理技能的“顶梁柱”式人才。新基建牵引智能制造产业高速发展，物流工程领域高素质人才需求强劲，包括：

（1）智能物流技术研发人才需求。智能物流不仅仅需要各种智能设备设计师，更多的是缺乏算法工程师，因此，市场对此类技术研发人才的需求不断增加。这类的需求大多对人才的学历、技术水平、经验都有较高的要求。

（2）设备维护与技术服务人才需求。在各大企业发布的需求信息中，越来越多涉及智能化物流装备的应用、维护等方面的需求。这类岗位的技术性难度中等，企业对这类岗位的学历要求也不高；不过相比较而言，更加注重的是专业领域知识以及实践操作能力。

（3）复合型高端人才需求。智能物流技术覆盖面非常广泛，包括高端装备设计、计算机技术、物联网、智能控制等内容，它的良好运营离不开复合型人才。因此，对具备物流装备基础知识与人工智能技术相结合等复合背景的高端人才需求十分强劲。复合型高端人才的专业知识要求不再停留在掌握一般仓储物流基础知识的阶段，还包括对数字孪生、机器人、5G通讯以及大数据等先进制造技术的学习与应用；专业能力则需要在社会能力、行为能力和个人能力的基础上，全面提升对智能物流专业技术的掌握，包括协同决策能力以及优化调度能力。对综合素质的要求则更加全面，例如创新能力、合作能力、大数据思维以及技术协同思维等高端物流人才素养要求会更高。

2 校企协同高素质育人案例教学总体模式

企业参与的积极性是产学研合作与校企协同育人的关键因素，而企业参与产学研合作的初衷及终极目的是基于其利益与发展所决定的。满足企业用人需求是校企合作的前提和基础，也是专业硕士实践能力培养的关键。因此，智能物流应用型人才的培养，首先应该树立以企业需求为导向，以知识传授为中心和以学生素质教育为中心相结合的人才培养理念，注重学生的个性化和差异化发展、创造性和创新性思维能力的培养，学生要既能从事仓储物流技术研发、系统运营与维护，又能运用仿真模拟、大数据分析、智能算法与互联网创新思维从事智能物流背景下的数字化装备研发、系统规划与系统优化等技术含量要求较高的工作。

“物流与供应链管理”是东华大学面向工程管理（机械工程方向）专业学位研究生开设的一门专业必修课。课程兼顾物流技术、装备设计、人工智能与系统运维等学科交叉的前沿性和实践性，教学的重点是物流工程领域中普遍运用的科学技术、系统装备设计及供应链管理方法，课程特点在于实践性强、知识面广、内容多。为解决混合式案例教学中普遍存在的手段和内容单一、知识结构碎片化以及企业参与积极性不高等共性关键问题，校企合作探索适合混合教学模式案例库建立的方式方法，针对企业实际需求开展案例教学实践，校内教师负责精心组织策划线下教学内容与教学模式，研究采用多场景虚实融合技术与手段，增强案例教学过程中教师学生的互动感与沉浸感；校外导师依据教学大纲，重点负责开放式线上工程案例库建设以及学生动手分析问题、解决问题能力的培养，突出案例的典型性与可操作性，提高学生主动学习的积极性，其总体框架如图1所示。

3 案例库建设及其教学实践

结合东华大学机械工程学院（下称“我院”）在产学研合作及仓储物流研究方向的优势，目前已经在生产物流方面积累了较多应用实例，例如，搬运机器人调度、工业货架质量检测、仓储物流规划等。通过总结和筛选当前行业中生产物流及供应链管理所涉及的共性问题，并结合现有人工智能、大数据技术，从问题分析、系统设计、算法选取、仿真测试等环节进行具体教学案例库构建，突出案例的启发性与可操作性。以物流与供应链管理基本理论知识为基础，以实践与创新思想为主导，以培养具备良好职业素养、能够解决实际问题的高层次专业人才为目标，结合领域内重点问题或实践中代表性问题拟定案例库建设主题，以案例库系统化、模块化、精细化设计为原则，注重案例的针对性、时效性、梯度性、启发性与实用性的相互统一，为通过不同的在线学习平台共享开展混合式案例教学奠定基础。

案例库建设的实施过程包括主题拟定、素材收集与企业调研、撰写案例、补充相关材料等关键环节。我院积极利用产学研合作渠道，实地考察、访谈、调查等方式有目的、有计划、系统地收集物流有关的上下游企业供应链实际建设以及人才需求情况，征集不同类别企业真实的生产物流及供应链管理案例，参照职业标准（国家标准、行业标准、企业标准）和真实的企业高级职位需求，汇集整理成相应的教学素材。不过一般而言，来源于企业生产建设、研究设计、经营管理等工程项目一线的案例素材可能并不适合直接用于教学，需要根据教学目标对企业案例进行甄选与提炼，优先选择科技成果转化成功的案例，使案例素材尽可能发挥最大的价值。“物流与供应链管理”课程案例库涉及搬运技术与装备设计、仓储管理技术与设备、分拣技术及设备、供应链管理系统等4大核心主题。为了提高案例库在混合式教学中的应用效果，不同的案例采用不同的形式呈现，例如图片、视频、文本、虚拟仿真等。案例基本素材要尽可能充实完备，做到背景生动真实，知识点粗细均衡，数据翔实全面，任课教师可根据学生特点及混合式案例教学之需进行二次开发，其中典型工程案例包括：

（1）多环行穿梭车优化调度问题的自学习算法。分析研究环形穿梭车的工作特点和调度策略，同时考虑其起停、等待、复合作业对搬运能力的影响，创建环形搬运作业的多目标优化调度数学模型，在此基础上提出基于自学习和改进遗传算法的环形实时调度算法，讨论调度算法的编码、选择、交叉变异操作规则方法，提出改进种群和妥协解的专家库自学习方法，提高计算速度。通过计算仿真，验证模型和自学习算法的可行性和有效性。

（2）非连续截面薄壁立柱稳定性预测方法。影响薄壁多孔立柱稳定性能的因素较为复杂，已有的研究更多地考虑了截面的连续属性，而对于工程上常见的非连续截面（如孔洞尺寸）则讨论较少。基于立柱力学性能试验及有限元物理模拟，采用基于XGBOOST 和SHAP 的智能计算方法，建立立柱稳定性认知预测模型，调试模型结构参数使其具有良好的预测能力。以此为基础，深度挖掘并认知影响立柱稳定性的主要因素及规律，验证预测模型的可行性与有效性。

（3）四向车密集仓储系统设备配置选优。以Flexsim仓储作业性能仿真模型为基础，以单次任务平均作业时间为评价指标，分别研究库存规模、货架整体布局、四向车运行参数以及系统作业模式对于系统作业效率的影响；考虑四向车换层作业并结合主要设备的空闲率指标，优化选配四向车以及提升机的数量与性能，在满足用户出入库基本需求的基础上，整体上提高设备利用率、降低设备资金投入。

4 结语

基于企业用人需求和实际工程项目联合开展专业学位硕士研究生案例教学，激发了企业参与联合培养的积极性，充分发挥了高校帮助企业解决技术难题的人才、成果优势，使高校老师能够通过横向项目合作积极参与企业的项目研发，并进一步积累案例教学经验，高校为地方服务的主动性大大增强。百年变局与世纪疫情相互交织背景下，高校更需要与企业强化产学研合作，精心准备案例教学资料，针对性开展智能物流领域高素质复合型人才的培养，帮助专业硕士研究生经过“物流与供应链管理”课程学习深入一线，对企业研发与管理工作过程产生新的认知，使其技术创新意识得到强化，职业素养得到进一步提升，最终成为智能制造行业急需的中坚力量。