基于“3T”模式的智能制造方向人才培养
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作者:朱林 宋爱平 周建华 戴敏
摘 要 以机械工程专业为例，提出本专业内基于“3T”模式的智能制造方向人才培养方案，从构建培养方案、搭建实践实验平台、项目实训、导师制等方面阐述了人才培养的基本路径，以达到在机械工程专业内全面培养智能制造方向人才的目的。
关键词 机械工程专业 应用型 技能型 智能制造人才
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.07.023
Personnel Training in Intelligent Manufacturing Orientation Based on "3T" Model
ZHU Lin， SONG Aiping， ZHOU Jianhua， DAI Ming
（College of Mechanical Engineering， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225007）
Abstract Taking mechanical engineering specialty as an example， the personnel training plan for intelligent manufacturing orientation based on "3T" mode is put forward， and the basic path of personnel training is expounded from the aspects of constructing training plan， setting up practical experiment platform， project training and tutorial system， so as to achieve the goal of training intelligent manufacturing personnel in Mechanical Engineering specialty in an all-round way.
Keywords mechanical engineering; application-oriented; skill-oriented; intelligent manufacturing personnel
1 学科方向的人才需求
目前，《中国制造2025》作为中国实施制造强国战略的一项重要纲领已得到国内外的广泛关注与认可。这个中心性纲领对我国在现代制造业领域的目标与任务有了较为清晰的描绘，该中心性纲领以“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”为基本方针，以“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”为运行基本原则，试图通过变革来使得中国制造业插上翅膀，以便其在与世界豪强竞争中获得优势。目前，伴随着中国经济的迅猛发展与改革的进一步深入，中国的劳动力成本已逐渐成为新兴国家中最高的一员，且在一段时间内仍保持有持续增长的可能。[1]同时，制造业也面临着用工荒、劳动力成本急剧上升、产能过剩等诸多棘手难题。因此，为了变革制造业的传统模式，以便抢占新一轮发展的制高点，提出了中国制造2025。为了进一步响应国家的方针政策，作为社会重要组成部分的高校更应该从实际出发，加强高校的智能制造方向建设并培养相适应的技能型人才。
伴随着国家智能制造技术的全面展开，智能制造领域的人才越来越受到社会与企业的欢迎，人才需求迅猛增加。智能制造的实现基础是网络化、信息化、自动化的互联互通，尤其运用于具有较大规模生产线的集聚型企业。伴随着自动化技术的发展，现代制造业的制造形态也出现明显变革，对工作人员提出了更高的要求，需要工作人员运用新知识与新技能来和机器协同完成生产制造的整个过程。[2]为了进一步促进中国智能制造业的快速稳定发展，培养与产业升级所匹配的技能人才，并在此基础上创造学习型生产系统是必要的，且这一出发点与智能制造领域的发展需求是相适应的。一方面，智能制造领域的人才必须在熟悉网络技术与信息化技术的基础上充分掌握更多机电一体化操作经验，随时处理可能出现的设备问题。另一方面，智能制造技术人员需要在具备设备操作能力的基础上与软件工程师进一步加强交流与合作，防止智能机电平台中发生隐蔽的软件陷阱问题，避免智能制造过程中“盲点”的出现。面对这样的人才现实需求，需要創新智能制造领域人才的培养模式，将原有技术操作人员的基本定位变革为现代制造业中的协调者、决策者与中坚力量。 2 “3T”模式的构建
“3T”培养模式是指由理论体系（theory）、验证体系（test）、实践创新体系（try）这三大体系构成的一种人才培养模式。理论体系是指理论知识的储备，由公共基础、学科基础、专业教育和方向教育4 个教学模块构成。验证体系是指对在学和已学理论知识进行的科学验证和综合实训，主要包括课程实验、课程综合实训、专业实习等。实践创新体系是指综合实践能力的训练、创新意识和能力的培养，主要包括学科竞赛、项目实训、企业实训、毕业实习和毕业设计等。在现代教育教学中，培养模式中的三大体系紧密结合，相互渗透，从而实现人才培养方案的优化。“3T”模式以应用型高级技能人才培养为目标，注重学生知识、能力、素质的协调发展，即在重视传授知识的基础上加强学生获取知识、提出问题、分析问题和解决问题能力的培养，从而实现学生综合素质的全面提高。
3 机械工程专业智能制造人才培养方案
3.1 机械工程专业智能制造方向简介
机械工程专业作为一门融合自然科学与技术科学的应用型学科，其设立的基本出发点是在充分结合生产经验的基础上来解决产品开发、设计、制造、安装及修理等各类机械问题。随着时代的发展，机械工程专业已被赋予了新的含义，实践性、综合性、创新性及人文化的现代工程理念在这一传统专业中愈加凸显。考虑到机械人才需要满足现代机械制造理论和技术手段相结合的现实要求，培养兼备人文和科学精神的人才已成为该专业人才培养的核心。
智能制造方向是机械工程专业下的一个宽口径方向，以传统制造与人工智能的融合为学习和研究对象。它要求学生在系统学习机械科学、信息科学与自动化技术的基本理论与知识的基础上，接受严格的实验训练与初步科学研究训练，具有从事与机器协同完成生产制造的整个过程的基本能力，成为高级专业化人才。
3.2 实施方案
（1）智能制造培养方向设置。目前全国高等学校共计2914 所，但就全国范围内而言开设智能制造相关专业方向的学校还较少，[3]其中开设智能制造方向的本科院校更是少数。高校的机械工程专业有基础来增设一个智能制造方向，这样通过机械工程专业基础课与智能制造方向课的融合学习，可以便于大规模培养智能制造领域的人才。同时，专业方向的设置也不能与社会发展与经济建设相脱钩，其设立过程要充分考虑到社会及企业的需求。为了全面实现智能制造方向人才的培养目标，应坚持国家对人工智能领域人才需求的导向，全面契合人工智能产业的布局及其突出特点，确定以专业建设、学科建设为基础的基本方针，树立正确合适的人才培养思想，从而建设出新时代智能制造领域的专业性人才队伍。
（2）构建培养方案。机械工程专业智能制造方向需要应用型高级技能人才，是机械化、信息化、自动化三者之间的深度融合。[4]智能制造方向学生的培养体系主要由公共基础教育科目、学科基础教育科目、专业教育科目和智能制造方向教育科目共四个部分组成。公共基础教育科目主要由大学英语、大学物理等基础课程组成，学科基础教育科目主要由机械工程基础、控制工程基础、电工与电子技术、人工智能技术及应用等组成，专业教育科目主要由计算机智能控制系统、嵌入式系统与应用、工业机器人技术与应用、电气控制与PLC应用等组成，智能制造方向教育科目主要由智能装备故障诊断与维修、智能仪器技术、数字化制造技术、智能生产计划管理（MES/ERP）、智能工厂集成技术、智能生产系统与CPS建模等组成。大学第1学期至第2学期，学生主要进行公共基础科目的学习;在第3学期至第4学期，学生主要进行学科基础科目的学习，并通过报名和学院选拔来确定学生的专业方向;从第5至第7学期，学生进行专业教育科目和方向教育科目的学习;第8学期，学生进入企业进行实践学习并完成毕业设计。
（3）构建智能制造实验条件。智能制造技术实验平台充分借鉴国内外优秀试验平台的经验，以工业4.0为该实验平台基础。在工业4.0 关键技术的支撑下，对管理、信息、机械等专业进行深层次融合及配置属性优化。并在此基础上，针对实训、实验、实践、实习等多功能教学的目标，建立了高效率资源共享平台，以充分满足实验中智能化、信息化、扩展化、分层化的基本要求。[5]同时，为了充分模拟企业运用的实际工况，引入现实工厂的产品运营数据，建立专业化的智能工程试验系统。
在实验教学模式方面，为了充分避免传统实验教学模式造成学生多学科交叉能力不足、创新设計能力差等弊端，采用全生命周期管理的模式。全生命周期管理模式的使用可以进一步提升学生对智能制造方向下管理、信息、机械等多交叉学科的理解掌握，并在此基础上促进学生经营管理、信息技术与创新设计能力的提升。同时，考虑到不同年级的实际教学需要，全面拓展智能制造领域实践课程的内容，通过将分段式实践基础训练和创新性、优化设计及综合能力提升课程相结合的方式来进一步完善实验教学体系。
（4）项目化实训。针对传统培养模式中课程界限无法打破的瓶颈性问题，采用项目化实训的方式来强化知识的综合运用与能力的全面培养，从而达到更好的实训化效果。但往往同一实训项目组中成员之间的基础理论与实践能力会存在一些差异，加之组员对待项目的期望与目标也不相同，所以这个指导老师在内容选择和设计上带来了困难。为了让不同实践能力的学生都在项目实训过程中得到培养锻炼，在实训前对学生们进行等级测试，然后学生根据自己的实际情况参加不同等级（初级、中级）的项目化实训。分级化项目实训过程不仅可以帮助学生们正确选择合适的实训级别，也是对其工程应用能力培养的一种实践与探索。
（5）导师制。在机械工程专业中，导师制对大学生学习适应性的提高与成长大有益处。导师可以根据自己多年的教学经验和科研成果积累，为学生的知识累积、个性化发展及后续就业提供必要的建议和指导。当学生的专业方向确定完毕后，直接运用导师制的培养模式，并在余下的大学生涯中根据每个学生的自身条件来制定一份个性化的培养方案。
4 结语
智能制造是实施制造强国战略的一项重要举措，也是制造业变革的重要路径。为了实现从原有技术操作者到现代制造业中的协调者、决策者与中坚力量的人才变革，在对智能制造方向人才的培养过程中需要兼顾智能制造技术特点与实验教学体系。在实际操作中，在明确培养方案的基础上，合理设置智能制造实验条件，并根据社会与企业的实际需要来开展了项目实训与导师制工作，以便更好满足智能制造方向人才培养的目标。
参考文献
[1] 王晓蕊.基于《中国制造2025》民营企业全面提升科技竞争的对策探究[J].中国市场，2019（09）：56-58.
[2] 陈国金.现代制造业育人模式研究及实践[J].人力资源管理，2015（04）：147-149.
[3] 李晓光，陈松，孟文静，凤贝贝.高校智能制造专业群建设与人才培养模式的探究[J].内燃机与配件，2019（03）：237-239.
[4] 韩志龙.创新驱动发展战略下做强我国装备制造业研究[D].北京化工大学，2018.
[5] 安晖.工业4.0：核心、启示与应对建议[J].国家治理，2015（23）：20-27.
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