新工科背景下的智能制造工廠技術人才培養淺析

曹建清 周豐旭 張飛 何玉安 何亞飛

[摘? ? ? ? ? ?要]? 近年來，智能制造快速發展，中央政府和各級地方政府出臺了一系列政策，推進智能制造工廠的建設，因此急需培養跨學科、復合型、具有實際操作能力的智能制造人才。離散型智能工廠一般分為四個層級，不同的層級，需要不同專業的工程師，同時也需要掌握智能制造綜合知識的復合型工程師。作為具有典型新工科特征的智能制造工程專業，有別于傳統的制造相關專業，在人才培養上，具有不同的新理念和新模式，因此，在人才培養目標設定、課程體系設置上有新的突破，需要全方位校企協同育人，需要建立校內外實踐教學體系。

[關? ? 鍵? ?詞]? 智能制造;人才培養;新工科

[中圖分類號]? G645? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）28-0108-02

一、引言

2015年5月8日，國務院發布了《中國制造2025》，明確了我國的制造強國路線圖，提出到2025年邁入制造強國行列，2035年制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平，中華人民共和國成立一百年時制造業大國地位更加鞏固，綜合實力進入世界制造強國前列。同時提出建立健全科學合理的選人、用人、育人機制，加快培養制造業發展急需的專業人才。培養智能制造方面的專業人才成為高等教育的重要任務。

二、智能制造工廠的基本架構

智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。

智能制造工廠是通過運用大數據、虛擬仿真、智能傳感、智能物流、機器人、網絡通信等技術，建立一個能夠實現智能排產、智能生產協同、設備智能互聯、資源智能管控、質量智能控制、支持智能決策等功能的貫穿產品原料采購、設計、生產、銷售、服務等全生命周期的高度靈活的個性化、數字化、智能化的產品與服務的生產系統。

智能工廠分為四個層級：智能設備層、現場控制層、車間管控層和企業管理層。各層級的具體內容如下：

（1）智能設備層：通常包括智能加工設備、智能物流設備、智能檢測設備、智能感知與監測裝置;

（2）現場控制層：實時監測設備狀態并對設備進行控制;

（3）車間管控層：全面管控車間的實時生產狀態，并進行指揮調度;

（4）企業管理層：實現企業資源和產品數據的全面管理，并通過大數據分析實現智能輔助決策支持。

三、智能制造工廠技術人員的技術要求

智能制造工廠的生產模式與傳統工廠生產模式有很大的區別，離散型智能制造工廠的工程師一般可以分為以下幾大類型：

（1）智能制造工程師：在工廠建設階段，負責智能制造工廠的規劃與構建;在運行階段，利用數字化工具持續改善制造過程管控、生產工藝優化，把握智能制造相關技術動態，持續提升公司智能化水平;

（2）信息系統管理工程師;負責數據中心操作系統和數據庫的安裝與運維、所有管理軟件與工業軟件的運維;

（3）網絡工程師：在建設期間，負責工廠整體網絡架構規劃;在運行期間，負責數據中心所有設施的管理，負責通信與網絡系統的維護及信息安全;

（4）數字化設計與工藝工程師：會熟練使用CAD（計算機輔助設計）、CAM（計算機輔助制造）、CAE（計算機輔助模擬仿真分析）、CAPP（計算機輔助工藝過程設計）等工具開展工作;

（5）智能設備操作編程工程師：主要負責對自動化設備、智能數控機床和機器人等設備進行操作編程;

（6）智能設備維護工程師：制定智能設備的維護方案，負責設備點檢管理、檢修管理、故障處理、物料管理等，利用專用診斷工具對設備進行故障診斷，更高要求的是利用智能方法對設備做出故障預測;

（7）智能物流工程師：負責管理智能倉儲系統及工廠供應鏈管理，根據精益原則制定物流規劃，在保證客戶要貨和生產穩定的同時，兼顧低庫存、高效率、設備能力以及場地布局、人力資源等因素的平衡;

（8）數據分析工程師：根據業務部門的需求，負責分布式數據采集、挖掘、清洗、分析、計算等工作，基于業務需求進行特征處理及開發，為業務應用系統提供高質量、高效率的數據支持服務。

四、高校培養智能制造工廠人才的現狀

智能制造工廠的發展需要大量的技術人才。現有在崗的智能制造人才，都是從傳統專業的人才提升而來，大多是通過培訓或工作實踐學習智能制造知識和技術，也有一些大學培養了少數智能制造方面的研究生。2018年，經教育部批準，全國高校開始設立智能制造工程本科專業，首次開設該專業的高校有四所，分別是同濟大學、上海大學、上海第二工業大學、汕頭大學。三年來，已有多所高校開設智能制造工程本科專業。

五、智能制造工廠技術人才培養的途徑

從上面闡述的情況可以看出，要等到2022年全國才有第一屆智能制造工程專業應屆畢業生畢業，目前智能制造工廠所需的技術人才的培養需要通過其他渠道解決，一是需要大力開展在職人員的培訓，由于智能制造是實踐性很強的應用性技術，無法簡單地在課堂上或常規實驗室里完成培訓，需要理論與實踐的結合，在實踐中掌握技術和技能，所以需要在政府的指導和支持下建立智能制造工廠示范培訓基地，通過產教融合的方式，組建由高校教師和企業工程師組成的培訓教師隊伍，為企業培養跨學科、復合型、具有實際工程技術能力的智能制造人才;二是在高級技術人才培養上，可通過校企合作的方式，招收機械類、自動化類、計算機類、物流管理類等專業的畢業生，開展工程碩士一專多能復合型人才的培養，針對智能制造的新需求，全面修訂工程碩士的培養方案，以智能制造為應用背景，設立研究生學位課題。