“双碳”背景下具有绿色制造特色的智能制造工程专业建设探讨

陈君文　龚青山　王宸　郭庆贺　周慧慧

摘 要：随着工业制造对环境友好和可持续发展的需求增加，智能制造融合绿色制造理念是未来工业发展的方向。在“双碳”背景下，探讨了如何构建具有绿色制造理念特色的智能制造工程专业建设。在专业建设方面，强调培养学生智能制造领域的绿色意识和环保责任感的重要性。在课程中引入环保相关知识，培养学生的创新和环境问题解决能力。通过强化实践教学，提高学生在绿色制造领域的实际操作技能。深化智能制造与绿色制造理念的融合，可以为培养具备绿色意识和智能制造工程技术人才提供有力支持，推动智能制造迈向更可持续的未来。

关键词：绿色制造 智能制造 专业建设 探讨

1 引言

当前，全球气候变化和环境问题对人类的生存与发展表现出了前所未有的挑战，必须采取积极的措施来减缓气候变化、改善环境质量、提高能源效益。制造业作为全球经济的重要组成部分，面临着巨大的环境压力和改革责任，在这一背景下，我国提出了“双碳”目标。“双碳”背景下的绿色理念将成为引领未来可持续发展的核心策略。制造业作为关键的经济支柱，必须迅速转变，以适应新的环保趋势。智能制造，作为制造业升级的引擎，面临着融合绿色制造理念的紧迫需求，以实现可持续发展和生态友好型制造。

智能制造工程专业是新兴的交叉领域，涵盖了机械工程、电气工程、计算机科学等多个学科，旨在培养具备智能化生产与管理能力的高级人才[1]。然而，传统的智能制造理念往往偏重于效率和技术创新，而未能充分考虑环境可持续性。为了适应“双碳”时代的要求，智能制造工程专业需要加入绿色制造的元素，使其成为可持续发展的推动者[2]。本文深入了解“双碳”目标智能制造工程专业的现状，分析其在绿色制造方面的不足，并提出相应的建设方案。通过培养具有绿色意识、创新能力和可持续发展观念的智能制造专业人才，在全球经济转型中发挥积极作用，推动制造业实现可持续绿色发展。

2 具有绿色制造特色的智能制造工程专业建设问题

在构建具有绿色制造特色的智能制造工程专业时，可能面临一系列问题。以下是一些可能出现的问题，需要在专业建设中认真考虑和解决[3]：（1）课程设置与内容缺乏绿色元素。当前智能制造工程专业的课程偏向传统制造技术和智能化工具的应用，缺乏涉及绿色制造理念和技术的内容。需要重新设计和调整课程结构，引入包括绿色材料、能源效率、废物管理等方面的绿色制造元素，确保学生获得全面的绿色制造知识。（2）教师队伍的绿色制造素养不足。部分教师可能缺乏绿色制造方面的专业知识和实践经验，难以有效地传授相关内容。需要提供教师培训，鼓励他们深入了解绿色制造理念，并与相关产业、研究机构建立联系，获取最新的绿色制造信息。（3）学生对绿色制造理念的认识不足。学生可能对绿色制造理念的认识有限，缺乏对可持续发展和环保的深刻理解。需要对学生进行相關的绿色制造教育，通过讲座、工厂参观等方式引导学生认识绿色制造的重要性。此外，通过实践项目培养学生对绿色制造的实际应用能力。（4）缺乏跨学科合作。绿色制造涉及多个学科领域，但智能制造工程专业可能缺乏与其他学科的跨学科合作。需要建立与环境科学、社会学、经济学等学科的紧密联系，促使专业更好地融入跨学科的绿色制造理念，培养学生综合解决问题的能力。（5）缺乏产业合作与实际应用。学生可能缺乏与实际产业合作的机会，无法将理论知识应用于实际工程项目。需要建立产学合作项目，让学生参与实际绿色制造项目，与企业合作解决实际问题，提高他们在实际应用中的绿色制造技能。（6）评估体系不健全。现有的评估体系可能主要关注传统制造技能，未充分考虑学生在绿色制造方面的能力。需要更新评估标准，确保绿色制造技能得到充分的考核，并鼓励学生在相关领域取得认证，提高专业水平。

3 建设路径探讨

具有绿色制造理念特色的智能制造工程专业建设路径可划分为一下：（1）课程设置。（2）实践项目。（3）师资建设。建设目标和路径如图1所示。

3.1 课程设置

在构建具有绿色制造特色的智能制造工程专业时，确保智能制造与绿色制造理念的融合是至关重要的。（1）开展智能制造与绿色制造导论课程，引导学生了解智能制造与绿色制造的基本概念、背景和关联，明确两者之间的关系。注重智能制造技术、绿色制造理念、可持续发展与智能制造的结合。（2）学习智能传感器与环境监测技术，掌握智能传感器在制造中的应用，以及如何利用这些技术进行环境监测，注重智能传感器原理、环境监测技术、数据采集与分析。（3）学习绿色制造与生命周期评估技术方法，探讨智能制造如何影响产品生命周期，以及如何进行绿色制造的生命周期评估，掌握生命周期评估方法、产品设计与循环经济原则。（4）学习智能制造中的能源管理技术方法，理解智能制造对能源的需求，以及如何通过智能技术提高能源效率，掌握智能能源管理系统、可再生能源在制造中的应用。（5）学习绿色材料选择与可持续设计技术方法，掌握绿色材料的选择和可持续设计原则，注重绿色材料选用、可持续设计方法。（6）智能制造中的循环经济实践。将循环经济原则融入智能制造实践项目，通过实际案例培养学生的能力，注重循环经济案例分析、实际项目设计与实施。（7）学习绿色制造智能化生产线设计技术方法，学习如何设计智能化生产线以实现绿色制造目标，掌握智能化生产线构建、智能制造技术在生产中的应用。（8）智能制造工程实践与案例分析。将智能制造与绿色制造理念结合，通过实践项目和案例分析加深学生对实际应用的理解，注重智能制造与绿色制造案例研究、实践项目设计与实施。通过这样的相关课程或技术方法学习，学生将全面了解智能制造与绿色制造的融合，不仅掌握智能技术，更能在实际制造中注重环保与可持续性，培养具有绿色意识和创新能力的智能制造工程专业人才。

3.2 实践项目

为了让学生更好地参与绿色制造的实践，可以设计一系列实践项目，使学生能够应用他们在课堂上学到的知识和技能，同时锻炼解决实际问题的能力[4]。（1）可持续生产线改进。选择一个实际生产线，通过引入智能制造技术和绿色制造原则，提高能源效益、减少废弃物和优化材料使用。设计智能化的生产流程、优化能源利用、引入可再生能源，最终降低生产线的环境足迹。（2）绿色产品设计。选择一个产品，重新设计以提高其环保性，这可能包括材料选择、包装设计和产品寿命周期分析。制定绿色设计方案、评估环境影响、与制造工程团队合作实现绿色产品生产。（3）废弃物管理与资源回收。选择一家制造企业，分析其废弃物管理流程，并提出改进建议，以实现更有效的资源回收和减少环境污染。制定废弃物管理计划、设计可行的资源回收系统、制定实施方案。（4）绿色供应链优化。选择一个制造业供应链，通过引入智能制造技术和绿色供应链原则，提高供应链的可持续性。优化供应链流程、评估供应链的环保性、提出可行的绿色供应链改进方案。（5）智能化废弃物分类系统。设计一个智能化的废弃物分类系统，利用物联网技术和人工智能算法，提高废弃物分类的准确性。设计系统架构、编写智能算法、制定废弃物分类操作指南。（6）企业能源效益评估。与一家制造企业合作，对其能源使用进行评估，并提出改进建议以提高能源效益。分析能源使用数据、识别潜在的节能机会、制定能源效益提升计划。通过这些实践项目，学生能够在真实世界的环境中应用所学的智能制造和绿色制造知识，提升他们的实际操作能力和解决问题的综合素养。这样的实践项目不仅为学生提供了丰富的经验，也促使他们更深入地理解智能制造与绿色制造的理念融合。

3.3 师资建设

师资建设对于构建具有绿色制造特色的智能制造工程专业至关重要。以下是一些师资建设与绿色制造理念相符的专业人才的建议[5]：（1）绿色制造专业发展培训。教师需要接受有关绿色制造理念、技术和最新发展的专业培训。这样的培训可以由绿色制造领域的专家、行业从业者或相关研究机构提供。（2）跨学科研究合作机会。提供教师参与跨学科研究项目的机会，鼓励与环境科学、经济学等领域的专家合作，以拓宽绿色制造的理论视野。（3）参与产业项目。鼓励教师参与产业界的合作项目，特别是那些关注绿色制造的实际应用和解决方案的项目。这样的经验将使教师更了解实际问题和行业需求。（4）参与绿色制造研究。提供支持，鼓励教师参与绿色制造领域的科研项目，促使他们深入研究新技术、新方法，提高对绿色制造领域的独到见解。（5）充实绿色制造实践经验。鼓励教师参与绿色制造实践项目，例如与学生一同参与绿色制造实验、企业咨询项目等，以加深他们在实际应用中的经验。（6）绿色认证与培训。提供绿色制造相关认证课程，鼓励教师参与培训并获得相应的认证。这有助于确保教师具备最新的绿色制造知识。（7）定期专业发展交流。定期组织绿色制造专业发展交流会议或研讨会，邀请国内外专业人士分享研究成果和实践经验，使教师保持行业前沿。（8）定期的教研活动和团队建设，促进教师之间的合作与交流，形成有机的团队合作氛围，提高整个师资队伍的绿色制造素養。通过这些措施，能够培养出具备绿色制造理念的专业人才，使教师团队在绿色制造领域更具影响力，同时为学生提供更高水平的教育。

4 结语

构建具有绿色制造特色的智能制造工程专业深入探讨了课程设置、实践项目以及师资培养等方面的关键要素。这一专业的设计旨在培养学生全面了解智能制造与绿色制造的理念融合，使其在“双碳”时代能够胜任复杂的制造任务，并为可持续发展做出贡献。

通过设定课程，着重于融合智能制造技术与绿色制造理念，涵盖了可持续发展、智能传感器、绿色材料、能源效益等多个方面，旨在培养学生系统性的知识和实际操作能力。实践项目则为学生提供了应用所学知识的平台，促使他们在真实场景中解决问题、实践绿色制造理念。师资建设的重要性不可忽视，教师团队的绿色制造素养直接关系到学生在这一领域的学术指导和实践引导质量。通过培训、研究合作、产业项目等方式，致力于提升教师的绿色制造水平，使其能够更好地引领学生在这一领域的发展。通过这一专业的培养，学生将成为具有绿色意识、创新能力和可持续发展视野的工程专业人才，为推动工业向更环保、更智能的方向发展做出积极的贡献。

基金项目：湖北省教育厅科研项

目（D20211803），教育部协同育人项目（220403177265250、230804701075730）。

参考文献：

[1]文笑雨，李浩，张玉彦等.地方高校智能制造工程专业建设探索与实践[J].高教学刊，2023，9（23）：82-86.

[2]杨宏兵，迟文政，王传洋.智能制造工程专业特色建设的思考与实践——以S大学智能制造工程专业为例[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2022，（07）：23-25.

[3]陈树君，张自强.打破知识壁垒——智能制造工程专业建设探索[J].高教学刊，2022，8（22）：7-10.

[4]张凌云，刘忠，熊中刚等.新工科背景下智能制造工程专业的建设探索[J].装备制造技术，2022，（12）：161-163+192.

[5]龚青山，陈君文，王宸等.新工科背景下地方高校智能制造工程专业师资队伍建设探讨[J].时代汽车，2023，（17）：86-88.