基于“工業4.0”的職業教育轉型

□陸啟光

基于“工業4.0”的職業教育轉型

□陸啟光

“工業4.0”時代是基于信息物理系統的互聯網、物聯網和服務網集成的社會，具有智能化、信息化、分散化、個性化的特點，在制造業中表現為“智能工廠”和“智能生產”，在整個經濟社會中則表現為智能化生產、智能化管理和智能化服務，人類社會進行智能化時代。為了主動適應時代的發展變化，職業教育需要進行如下變革：觀念轉型，將一次性職業教育轉到終身性職業教育；發展戰略轉型，從著眼于區域轉到面向全球；培養目標轉型，從培養單一型技能人才轉到培養復合型高技能人才；專業標準和課程標準轉型，從制定國內標準轉到與國際標準對接。

“工業4.0”；智能化；職業教育；轉型

上個世紀以來，盡管經歷了多次的世界性經濟危機，但是德國的經濟始終保持良好的發展勢頭，其中奧妙是其先進的制造業和獨特的職業教育。現今為了迎接“工業4.0”時代的到來，德國職業教育界未雨綢繆，摩拳擦掌，其他職業教育先進國家也在思考如何應對智能化生產時代的到來。我國的職業教育以培養生產一線技能型人才為目標，必須與時代脈搏相共振，順應世界職業教育的發展趨勢，主動轉型，主動適應。

一、從“工業1.0”到“工業4.0”

“工業1.0”指的是始于18世紀后半期的第一次工業革命，其標志是蒸汽機的出現，其結果是機械生產代替了手工勞動，實現了生產的機械化模式，人類社會進入工業化時代。“工業2.0”指的是始于19世紀后半期的第二次工業革命，以生產線的大規模生產為標志，其結果是通過零部件生產與產品裝配的成功分離，開創了產品批量生產的新模式。20世紀70年代以后，隨著電子工程和信息技術對工業過程的充實，實現了生產的最優化和自動化模式，人類社會進入自動化時代。“工業3.0”指的是始于20世紀后半期的第三次工業革命。以電氣和信息技術的引入實現制造業的自動化為標志，其結果是生產過程的高度自動化。自此，機械能夠逐步替代人類作業，人類社會進入高度自動化時代和知識經濟時代并逐漸進入信息化時代。

“工業革命4.0”簡稱“工業4.0”，始于本世紀初期，在德國被認為是第四次工業革命。“工業4.0”是2011年11月德國政府公布的 《高技術戰略2020》中的一項戰略，其要旨是支持工業領域新一代的革命性技術研發和創新，增強德國工業的國際競爭力，使德國工業在新一輪的工業革命中掌握先機。2013年4月，德國成立了“工業4.0小組”，并在漢諾威工業博覽會上發布了最終報告《保障德國制造業的未來：關于實施 “工業4.0”戰略的建議》（Securing the future of German manufacturing industry：Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0），提出德國在向“工業4.0”轉變過程中需要采取雙重策略，成為智能制造技術的主要供應商和CPS（Cyber-Physical System，信息物理系統）技術及產品的領先市場。報告還展望了德國“工業4.0”戰略的發展前景，認為通過網絡技術，能夠實現對生產制造過程等的實時管理［1］。“工業4.0”時代的到來意味著人類社會逐漸進入智能化時代。

在歐美發達國家抓緊實施“工業4.0”戰略的早期，我國也啟動了相關的行動。2013年1月，由中國工程院聯合工信部、國家質檢總局牽頭實施的“制造強國戰略研究”重大項目，到2014年1月升格為由工信部、發改委、科技部和國資委等聯合編制的“中國制造2025規劃”，被認為是中國版的“工業4.0”，其核心是將體現信息技術與制造技術深度融合的數字化、網絡化和智能化制造作為今后我國制造業發展的主攻方向。

關于“工業4.0”的作用，其意義從德國產學研聯盟通信促進小組成員赫爾比希·尤納斯（Johannes Helbig）博士的話可窺見一斑。他認為，“物聯網和服務互聯網蘊含著制造業創新的巨大潛力。如果我們成功地將基于Web的服務注入到‘工業4.0’中，那么我們將擴充這種無限潛力的范圍。”［2］這是“工業4.0”對制造業所產生的重大作用。關于 “工業4.0”對國家的宏觀發展戰略的作用，“工業4.0”工作組聯席主席戴斯·西格弗萊德（Siegfried Dais）博士認為，“很顯然，在共同努力的過程中，德國在制造技術與機械工程領域擁有所有必需的競爭力，也能夠確保其在未來的物聯網和服務互聯網中維持原有的全球成功。”［3］這就是德國進行“工業4.0”的真實意圖。在我國，工信部國際經濟技術合作中心電子商務研究所所長王喜文博士明確指出了我國正在進行相關政策制定的目的，“目前，工信部等部委也正在借鑒德國經驗，編制《中國制造2025》，力求促使中國成為工業強國。”［4］

二、“工業4.0”時代制造業與傳統制造業的區別

“工業4.0”時代的制造業是基于工業大數據分析的制造業，與傳統制造業有很大的不同。美國NSF智能維護系統產學合作中心主任李杰教授認為，傳統制造模式可以描述為一個5M系統，它包含了材料（Material，特性和功能）、機器（Machine，精度和加工能力）、方法（Methods，效率和產能）、測量（Measurement，探測和改進）和建模（Modeling，預測、優化和防范）。而“工業4.0”的制造信息系統則是一個具有6C功能的系統，它包含連接（Connection，傳感器和網絡）、云（Cloud，任何時間及需求的數據）、虛擬網絡（Cyber，模式與記憶）、內容（Content，相關性和含義）、社群（Community，分享和交際）和客制化（Customization，個性化服務與價值）［5］。這是“工業4.0”時代制造業與傳統制造業在系統功能上的重大不同。

在對所收集工業數據的深度、廣度、加工程度及數據所產生的價值上幾方面，基于“工業4.0”的制造業與傳統制造業也有較大區別。在傳統制造業模式中，單純將傳感器連接到設備上或者將一臺設備與另一臺設備進行連接，只能實現生產的自動化，不能給用戶提供足以做出更好決策所需要的信息，使得本來就有限的數據價值又大打折扣。與之不同的是，“工業4.0”將先進的計算和信息物理融合系統結合起來，對制造設備本身以及制造過程中產生的工業大數據進行更深入的分析，并給用戶提供了足以做出更好決策所需要的信息，使得工業大數據落地并產生實用價值，實現了在智能工廠中進行智能生產和智能管理，進而提高了制造商的市場競爭力。

從具體的生產方式上看，也能看到“工業4.0”時代的制造業與傳統制造業的區別。“工業4.0”時代的制造業是以信息物理系統為基礎來實現動態配置和模塊化生產的生產方式。在這一生產過程中，傳感網是物聯網和服務互聯網的高度集成，它將與設計、開發、生產有關的所有數據通過傳感器采集并進行分析，形成了可自律操作的智能生產系統。與此同時，從事作業的機器人（工作站）通過網絡實時訪問有關信息，并據此自主切換生產方式以及更換生產材料，從而調配出最匹配模式的生產作業，這是一種能夠隨時變更設計方案的生產方式，是一種便捷、靈活、快速、高效的定制化生產。與這種敏捷制造不同，傳統的生產方式由于受到硬件、軟件的限制，產品需要由眾多的生產線和生產車間來完成，生產只能按照事先設計好的工藝流程進行，生產工人也掌握不了整個生產流程，不能夠動態、有機地調整和重構成新的生產方式，這不僅嚴重限制了生產的靈活性，產品的個性化需求更是難以得到滿足。

三、基于“工業4.0”的職業教育轉型

（一）觀念轉型：從一次性到終身性

在傳統的職業教育模式中，常常把職業教育作為階段性的職前教育，此后的繼續教育主要是一種學歷提高教育，而非生存能力提高、生活能力提高和職業能力提高的教育。這種一次性或稱階段性的職業教育觀與生產力發展水平不高、科技進步有限的一般工業社會和初步自動化社會是相適應的。但當歷史的車輪滾動到二十世紀末尤其是進入二十一世紀后，這種非連續性的職業教育觀已經逐漸落伍甚至成為阻礙職業教育健康發展的絆腳石了。

當人類社會進入二十世紀九十年代后，科技發展的步伐越來越快，特別是信息技術的飛速發展及其與社會生產和生活的聯系日益密切，大規模的“人力+機器”的工業生產被高度自動化的機器大生產所取代，生產中機器人逐步代替具有生命現象的人，工人主要是通過操縱機器和機器人來進行生產。此時由于科學技術的更新換代導致了產業工人職前所接受的職業教育不能滿足生產的需要，并且還會由此促使職業發生變更。正是在這樣的背景下，聯合國教科文組織將1999年在漢城召開的第二屆國際技術與職業教育大會的主題定為“終身學習與培訓——通向未來的橋梁”，在會議所通過的《技術和職業教育與培訓：21世紀展望——致聯合國秘書長的建議書》中提出“以終身教育的思想去審視職業教育”，將技術和職業教育與培訓 （即TVET）納入終身教育的范疇，認為“技術與職業教育應融入終身教育之中，必須更有效地與中等、高等及成人教育相結合。”職業教育、技術教育、培訓都應該是終身教育的一部分，“在技術和職業教育與培訓的教與學過程中，應引進新的信息和通訊技術，同時注意不要拋棄傳統教學方法中有價值的部分。”并且認為“職業教育應與普通教育、成人教育、高等教育等各類教育建立起一種相互銜接、相互溝通、相互補充的關系。”［6］要求職業教育必須對社會變革做出足夠的應對，面向全民，從普通教育階段就應滲透職業教育，面向可持續發展，貫穿一個人的整個人生。在2012年第三屆國際職業技術教育與培訓大會所達成的 《上海共識》中也認為 “將TVET與普通教育銜接起來，以增強所有層次教育路徑的靈活性，并促使TVET學習者向高等教育層次晉升，這也是終身學習戰略的一部分。”［7］

在“工業4.0”初露端倪的時候，德國的職業教育界已經做出了回應。在上個世紀末，德國就制訂了較為完善的15個進修職業條例［8］，著手構建雙元制終身職業教育體系。1999年，聯邦教育研究部和金屬工業工會以及信息技術專業協會共同發起了“向信息業缺乏專業人才進攻”計劃，在“2003職教攻勢的聯合聲明”中，“聯邦政府、經濟聯合會和工會一致強調其共同目標是：使所有謀求職業教育的青年人都有可能接受‘雙元制’職業教育”［9］。2008年夏季開始，為了使那些歷年未能找到工作的青年更多地接受職業教育，同時也為了進一步鼓勵行業企業參加、參與職業教育的積極性，德國聯邦勞動局設立了職業教育促進補貼資金辦法，規定：企業每增加一個職業教育的學習位置，將由政府給予4000-6000歐元的資助。德國政府將為此項鼓勵政策提供4.5億歐元［10］。由此可見德國的職業教育已經進入全民化、終身化時代。

我國現在正在進行以創新驅動和掌握核心技術為主的產業轉型升級，大量的機器人也逐漸進入企業代替人工操作。“根據國際機器人聯合會（IFR）的統計報告，工業機器人2013年全球銷售量約17.9萬臺，需求達到了歷史最高點，同比增長12%﹔其中，在中國銷售量約3.7萬臺，銷售量全球排名第一，同比增長60%。中國成為最大的機器人消費國。”［11］我國開始步入以智能制造為標志的“工業4.0”時代。德國聯邦教研部國務秘書舒特·格奧爾（Georg Schütte）博士認為，“工業4.0”將需要適合于中小企業發展的技術和組織的解決方案，需要在企業中利用專門技能、以員工為本的工作方式和基于車間的培訓模式，將是其實現“工業4.0”的關鍵［12］。表明了在未來的時代里，由于技術更新換代的頻率加快，早期終結型職業教育已經滿足不了企業及產業工人的需要，職業教育必須從一次性向終身性轉型，職業教育必須像成人教育和繼續教育一樣，隨時隨地地滿足產業工人對學習和培訓的需要。或者說職業教育不但要向前延伸，在基礎教育中滲透職業教育，職業教育還要向后延伸，與成人教育和繼續教育融為一體。在終身教育時代，將職業教育稱為終身職業教育也許更為恰當。

（二）戰略轉型：從區域到全球

一般認為，區域性是職業教育的一個主要特點，其依據是職業院校坐落在一定區域內，為一定區域內的社會生產服務。在具體服務對象上看，這一說法目前是正確的，但從長遠發展來看，這一說法還是有些失當的。

由于科技的進步，特別是信息技術突飛猛進的發展，自二十世紀九十年代末開始，人類社會逐步走進了全球化時代，全球經濟一體化已經不可逆轉，國家變成了村落，地球村悄然來臨，期望未來，地球部落指日可待。

從表面上看，全球化時代是經濟的全球化和社會生活的全球化，而其實質則是科學技術的全球化。2001年美國蘭德公司發表了《全球技術革命：2015年生物、納米、材料技術發展趨勢及其與信息技術的融合》（簡稱《GTR2015》），2006年該公司又發表了《2020年全球技術革命》（簡稱《GTR2020》）的技術預測報告。《GTR2015》的主要結論是：世界正在經歷一場全球性的技術革命，這場革命正在加速生物科技、納米科技、材料科技與信息科技的融合過程。《GTR2020》則從應用角度提出了到2020年可能形成的技術系統和產品的56項技術，這些技術將對全球科技、經濟和社會發展產生重大影響，其中也指出了對我國產生重大影響的前10位技術：轉基因農作物技術、無處不在的無線射頻識別標簽技術、量子計算機技術、機器人科學家技術、迅速生物測定技術、鄉村地區的無線通訊技術、案例數據傳送技術、無處不在的信息訪問技術、后代的基因選擇技術、大腦中植入芯片技術［13］。這些預測在我國有的已經成為現實，如近年來我國實施的“村村通”工程已經使得移動通訊技術覆蓋了絕大部分的農村地區。

科學技術、發明創造雖然存在專利權問題，但是其利用和開發的全球化趨勢已經勢不可擋。當前，僅研發方面就存在五大全球化趨勢：一是研發外包成為研發全球化的重要形式；二是新興國家和地區日益成為研發全球化的重要參與者；三是服務業研發快速增長，成為研發全球化的新內容；四是研發產業蓬勃發展，成為研發全球化的新動力；五是加強與東道國本土機構的合作，成為跨國公司海外研發策略的重要取向［14］。跨國公司把核心技術和基礎研究轉移到中國開展，“在中國為世界”的反向創新模式成為很多跨國公司研發機構的重要趨勢，通過人才引進、人員交流、合作研發、研發外包等方式提高國際化發展能力已經成為國內外眾多企業的戰略選擇。

為了應對上述的全球化趨勢，德國開發了職業教育國家學分制系統，這一系統兼顧了歐洲職業教育學分制系統，以利于促進職業教育的開放，其《職業教育條例》面向歐洲或國際需求的職業提高教育，其《職業教育框架計劃》和《職業進修教育條例》強調要擴展與鄰國共同舉辦跨邊界職業教育考試的試點。另外，德國政府還鼓勵并支持青年人在國外接受職業教育或職業培訓，以提高專業人才和企業長期的國際競爭力，計劃到2015年將有國際職業教育或培訓經歷的人數增加一倍，到2010年，每年資助5，000人，并將國外職業教育資助的期限延長至6周到3個月［15］。加入WTO之后，我國的科技、經濟和社會的全球化步伐進一步加快，以后的競爭和合作不再僅僅是區域性的經濟、科技、人力和教育的競爭和合作，而是全球性的經濟、國力、科技、人才和教育的競爭和合作，職業教育必須將眼光從區域轉向全球，適應新常態下企業轉型升級的變化，蓄勢待發，培養國際化發展需要的新型高素質技能人才，做好新一輪發展的人力和智力準備。

（三）培養目標轉型：從單一型到復合型

當前我國的職業教育遵循就業導向原則，就業率確實得到較好保障。在高等教育階段，高職院校畢業生的就業率確實遠遠高于普通高校畢業生的就業率，其中原因主要是：無論是中職教育還是高職教育都把區域內的中小企業作為服務對象，專業設置和課程能緊貼當地經濟和社會發展的需要，大多能實現學校與企業的無縫對接。這也是職業教育的特點和優勢所在。但是，無論是就服務面向還是就當前我國產業的發展趨勢來看，未來我國的職業教育將面臨較大挑戰。

黨的十七大提出了要 “加快轉變經濟生產方式，推動產業結構優化升級”，十八大以來黨中央更是多次強調要“加快推進產業轉型升級，加強生態建設”。無論是產業結構的優化升級還是產業轉型升級，其要義都是核心技術的自主創新。在2014年國際工程科技大會上，中國工程院院士李培根認為，“中國制造2025規劃”內容是四大轉變和一條主線：即由要素驅動向創新驅動轉變；由低成本競爭優勢向質量效益競爭優勢轉變；由資源消耗大、污染物排放多的粗放制造向綠色制造轉變；由生產型制造向服務型制造轉變。主線則是將體現信息技術與制造技術深度融合的數字化、智能化制造作為今后發展的主線［16］。這就是今后我國制造業和產業的主要發展方向。

另外，從制造業綜合指數分析來看，我國目前仍然處于世界第三方陣，但綜合考慮發達國家工業化進程、我國的工業化進程、經濟增長趨勢等因素，因而有專家預測：我國的制造業將在2025年左右將進入世界第二方陣，邁入制造強國的行列；2035年左右可以趕超德國，位居第二方陣的前列，成為名副其實的制造強國；在2045年中國制造業有望進入到第一方陣，成為全球真正的制造強國。

無論是“中國制造2025規劃”還是德國的“工業4.0”，都會導致生產方式發生重大變化。“據德國‘工業4.0’計劃，未來工業生產形式的主要內容包括：在生產要素高度靈活配置條件下，大規模生產高度個性化產品，顧客與業務伙伴對業務過程和價值創造過程廣泛參與，生產和高質量服務的集成等。物聯網、服務網以及數據網將取代傳統封閉性的制造系統，成為未來工業的基礎。”［17］由此也能看到未來生產過程對技能人才的要求，即不但要有特定的技能，還要有跨界的能力，熟悉整個生產過程，尤其是對技能人才的設計能力、管理能力、溝通能力以及利用物聯網、互聯網、服務網及大數據網的能力都提出了較高的要求。

盡管“工業4.0”在我國尚處于萌芽階段，但企業開始使用一些機器人和3D打印技術時就已經面臨著相應高技能人才的較大缺口。有報道稱，“目前在機器人本體研發和集成領域，國內的人才嚴重不足，本地培訓也跟不上，企業只能依靠互相挖人。庫卡機器人廣州分公司相關負責人說，他們在本地賣的機器人基本沒人會用，公司要專門對企業進行培訓，拿到庫卡機器人培訓合格證的技術工人，往往會被另外一個公司加薪兩三千元挖走。”［18］麥肯錫調查報告顯示，到2020年，中國將需要1.42億高技能人才，若勞動者的技能不提升，中國將面臨2400萬的人才缺口。其中3D設計、電子等核心技術，缺口最大。而目前由于缺乏創新等因素的影響，職校則被稱為僅是農二代的“收留所”而已［19］。在日趨智能化的時代，職業教育要解決技能人才在數量、質量方面的供求失衡問題的嚴峻挑戰，必須通過創新來進行改革和發展，將“收留所”變成“智能所”，培養具有系統思維和創新思維的高素質復合型技能人才，才能確立自身在新時代中的新地位。

（四）標準轉型：從國內到國際

如前所述，“工業4.0”的特點是“智能化”、“網絡化”、“分散化”和“個性化”，其特征是以嵌入式系統為基礎、基于CPS基礎并集三網（互聯網、物聯網、服務網）之大成的智能化生產、智能化管理、智能化服務，其核心是“智能化”。

“工業4.0”社會是一個智能化社會，由于計算機技術將會浸入生產、生活、管理和服務等社會的方方面面，我們現有的生產方式和生活方式將會受到“顛覆”。基于效率的考量，避免由于技術問題而導致的“我行我素”所帶來的混亂和矛盾，需要有一套大家共同遵守的行為準則，這就是標準化體系及其參考框架。而現實的情況是，受到發展水平、政治（如國家安全）、文化等因素的影響，各個國家和地區所制定和執行的標準會有所差異，如制造業系統包括多個復雜的模塊，不同的國家、地區或者企業出于利益考慮在不同模塊間所執行的接口與集成標準不一樣，不能共通共融，造成了資源的極大浪費，這與“工業4.0”所追求的“綠色”理念是相背離的。

為了解決上述問題，“工業4.0”工作組制定了相應的行動計劃表，其中涉及標準化和參考架構、管理復雜系統、建立全面寬頻的設施基礎、安全和保障、工作的組織和設計、培訓和持續的專業發展、監管框架、資源利用效率，標準化和參考架構首當其沖。“工業4.0”工作組認為，實現目標的核心和關鍵是建立一個人、機器、資源互聯互通的網絡化社會，物聯網、互聯網、服務化的智能聯接必然要求一個系統框架，在這個框架內，各種終端設備、應用軟件，它們之間的數據信息交換、識別、處理、維護等必須基于一套標準化的體系，并且要將各個國家、地區和企業的標準都納入一個新的全球參考體系。為此，“工業4.0”工作組建議在“工業4.0”平臺下成立一個工作小組，專門處理標準化和參考體系的問題［20］。德國政界和產業界期待以此引領產業發展，以繼續保證其機械制造業在國際的領先地位。

為了應對國際挑戰，近年來我國加快了標準國際化的接軌步伐。1984年我國汽車行業就著手國際標準的轉化工作，2001年國家質量監督檢驗檢疫總局頒發了《采用國際標準管理辦法》，將國際標準作為重要的經濟技術發展政策。另外，我國也積極參與國際標準的制定，在日本東京召開的2013 年ISO/TC110工業車輛技術委員會系列會議上，由北京起重運輸機械設計研究院組成的中國代表團4人，代表國家標準化管理委員會（SAC）參會，爭取到把中文作為一種文字增加到新制定的標準中，這是我國工業車輛行業首次參與國際標準的制定，并將我國更多的工業車輛標準提案上升為國際標準，從而使我國工業車輛產品在進入和占領國際市場的程序更加順暢，打破歐盟和北美的技術壁壘。2014年，我國提出的物聯網體系架構國際標準獲得了ISO/IEC的正式立項。在中國版“工業4.0”的建設中，我國將逐步建立起一套與國際接軌的標準化和參考架構，從而深度融入到國際分工當中。

職業教育為生產、管理和服務第一線培養高技能人才。產業發展的標準國際化趨勢需要其做出及時的應對，主動適應社會發展的需要。第三屆國際職業技術教育與培訓大會所形成的 《上海共識》中指出，要“明確當前及未來的技能要求，確保TVET的適切性，以適應快速變化的勞動力市場及經濟社會的發展要求。”“把‘綠色’經濟和‘綠色’社會方面的教育納入到TVET資格和項目中，并且加速‘綠色TVET’議程朝著低碳、適應環境的方向發展。”“努力提高各種類型TVET的質量，主要措施是改善其實施的多種背景，特別要對質量標準和規范進行定義。”改革資格框架，“采取有效措施進行國際水平的資格評估和認證”，并“把質量保證機制納入到資格體系的所有環節。”［21］當前一些發達的職業教育國家對現代學徒制制訂了一套較科學、嚴謹的評價監控體系，便于及時反饋項目進程和實現標準化質量管理。在德國，為了規范職業教育培養質量，政府公布了全國統一的三百多個職業標準［22］，并且較早構建了國家資格框架 （DQR），“這一資格框架與歐洲資格框架是協調一致的，它的實施有利于改善各國資格的透明度，以實現不同教育體系和各國教育系統之間的通融性。”［23］該框架自2008年始開始運行，不但與歐洲一體化相吻合，更是因應了科技、經濟和社會全球化對技術標準、人才標準的一致性要求，這也是“工業4.0”的基礎和特征所在。目前，我國正在制定職業教育的專業標準和課程標準，必須緊跟產業、行業的國際化發展步伐，并根據其國際化趨勢做出科學、準確的研判，將專業標準和課程標準定位于國際通用技能人才的培養，并引導其服務對象的國際化發展。

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責任編輯 韓云鵬

陸啟光（1968-），廣西樂業人，順德職業技術學院高職研究所研究員，博士，主要從事職業教育發展研究。

2014-2015年度廣東省高等學校質量工程項目 “廣東省高等職業教育質量監控研究與實踐”（編號：2015-JYYPT06），主持人：夏偉；佛山市2015年哲學社會科學規劃項目“經濟發達地區高職教育國際化發展路徑研究——以佛山市為例”（編號：2015-BZ51），主持人：莫玉婉。

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1001-7518（2015）16-0004-06