工業4.0背景下工業工程專業《現代制造系統》課程內容改革研究

馮國奇

摘 要：工業4.0及中國制造2025等制造強國行動計劃背景下，現代制造系統也發生了巨大變化。本文在對當前《現代制造系統》課程內容梳理的情況下，針對新的制造戰略背景，提出了新環境下《現代制造系統》的課程內容規劃，使學生緊跟時代發展，掌握了解最新概念及相關技術，為將來就業打下堅實基礎。

關鍵詞：工業4.0 中國制造2025 現代制造系統

一、引言

隨著信息及網絡等技術的飛速發展，制造系統也發生了巨大的變化。美國、德國及中國等都提出了各自的制造強國戰略計劃，即先進制造伙伴計劃、工業4.0、中國制造2025等。無論是工業4.0還是中國制造2025等，都是基于信息和工業技術的深度融合，使現代制造向智能制造轉變。工業工程專業是培養具備綜合運用專業知識分析和解決生產與服務系統的效率、質量、成本及環境友好等管理與工程綜合性問題的復合型、應用型和創新型高素質專業人才，因此其課程設置及相關課程內容應緊跟現代工業發展的需要。

《現代制造系統》是工業工程專業的一門重要課程，它的主要目的是使學生掌握現代制造系統的管理和控制技術，將來為從事現代制造系統的分析與設計、管理與控制等相關工作打下基礎。因此，也必須對《現代制造系統》課程教學內容進行改革以緊跟當前現代制造系統發展的現狀。

二、《現代制造系統》課程內容設置現狀

通過對當前《現代制造系統》相關教材及國內其他高校工業工程專業有關該課程的課程大綱研究發現，大多數課程內容安排還都局限在制造系統的體系結構、運行原理、先進制造技術及先進制造模式、制造加工技術等內容的介紹上，而沒有緊密結合國內外現代制造技術發展，及補充更新與現代制造系統密切相關的內容。2017年科學出版社了針對工業工程專業的《現代制造系統（第二版）》（作者：莊品），其主要內容包括制造系統的基本原理、先進制造模式、先進制造工藝技術、制造自動化系統、工業機器人及裝配自動化、綠色制造、工業4.0系統。該教材內容雖然在內容進行了一定調整，加入了工業4.0的介紹，但對現代智能制造系統實現的運營模式未進行系統說明。

三、《現代制造系統》課程內容改革

基于當前《現代制造系統》課程內容的現狀，本文提出工業4.0背景下該門課程內容改革思路：圍繞工業4.0或中國制造2025的核心（信息化與工業化深度融合），設置相關課程內容。除了傳統的制造、制造過程、制造系統及制造模式的演變等基本概念外，本課程應著重豐富如下內容。

（一）現代制造企業集成管理系統

作為工業工程專業學生，前期僅學習過CAD/CAM相關課程，而對現代制造企業所使用的一些制造管理類系統了解甚少，如CAPP、PDM、PLM（MES系統單獨講）等。在對臨近畢業的學生調研發現，大多數學生對以上幾個系統沒有概念，不了解其作用，更談不上相互之間的關系。因此在新的課程內容中非常有必要加入對這些系統的介紹，尤其是PDM及PLM系統的內容，要著重加入對不同系統之間的集成關系描述，使學生掌握不同系統在企業中所承擔的功能及所處的位置。此部分內容不是新概念，而是在現有課程中內容中引入，強調不同系統之間的集成關系。

（二）制造企業信息化（兩化融合）

兩化融合是緊密結合中國制造現狀，在黨的十六大十七大提出的一種戰略思想，同時在《中國制造2025》中也指出兩化融合是實現中國未來制造的主要途徑。因此，除了讓學生明確兩化融合的基本概念及關鍵作用外，還需要對兩化融合的主要內容及管理體系框架有所掌握，了解兩化融合貫標體系等，使學生緊跟當前中國國情。

（三）智能制造與工業4.0

智能制造是現在制造系統發展的最新階段，學生非常有必要了解智能制造相關的核心概念。除了智能制造相關概念外，使學生了解不同國家如德國、中國及美國針對制造提出的不同戰略管理思想及其異同（即工業4.0、中國制造2025、先進制造伙伴計劃AMP）。著重了解工業4.0和中國制造2025的核心內容，了解中國制造2025所關注的重點方向等。

（四）制造執行系統MES

制造制造系統MES是生產活動與管理活動信息溝通的橋梁，計劃與生產之間承上啟下的“信息樞紐”，能夠助力中國制造2025的實現，許多現代制造企業都在部署實施的系統。因此，作為工業工程專業的學生，應該了解MES系統的功能，在企業中所處的重要地位，以及與ERP系統之間的互動集成關系，實現企業的一體化集成。

（五）大數據與現代制造系統

無論是德國工業4.0還是中國制造2025，都是使現代制造向智能化轉型，在此過程中都離不開大數據的支撐。也就是說現代制造業走向智能化的過程中，都將處在大數據制造背景之下。李克強總理曾提出：制定“互聯網+”行動計劃，推動大數據等與現代制造業結合。因此，在《現代制造系統》課程中，有必要引入對大數據與現代制造系統結合的相關內容?？梢詮囊韵聨讉€方面進行簡單介紹：大數據的基本概念及特點，大數據在現代制造系統中的具體應用形式（如物品品質監考、設備異常預測及監控、零件生命周期預測、制程監控提前警報、良率保固分析等）。在此過程中，應通過大量案例分析方式使學生更清晰地了解大數據在現代制造企業中的應用。

結語

基于當前制造系統發展現狀及中國國情，本文提出了以上對《現代制造系統》課程內容的更新補充，有利于學生及時了解當前制造系統發展現狀，掌握現代制造企業在實現智能制造過程中所重點關注的內容，在走上工作崗位時能夠清晰了解生產制造、管理崗位中所涉及到的相關工作業務。

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