智能制造人才实践教学研究探索
摘要:当今时代信息技术发展迅猛,国家对高水平人才有更多的需求,在这样的形势下,高校的人才培养模式也需要做出相应调整。该文从产学研结合的角度对高校智能制造人才培养工作进行了一系列的研究和探索,分析了当前人才需求现状,构建了人才培养体系,并进行案例展示,旨在提高毕业生的就业质量和理论联系实际的能力,有效解决智能制造行业人才短缺的问题,为培养优秀的智能制造行业人才提供有价值的参考。
关键词:智能制造;人才培养;校企合作
基金项目:上海市高校学生职业(生涯)发展教育校外实践基地项目“上海发那科—上海大学机自学院智能制造人才发展产学研基地”。
作者简介:李静(1982—),女,工学博士,副教授,上海大学智能制造及机器人中心常务副主任,研究方向为先进制造装备与机器人技术;沈南燕(1982—),女,工学博士,副教授,上海市智能制造及机器人重点实验室常务副主任,研究方向为数字制造技术与装备;吴洋(1995—),女,工学硕士,上海大学机电工程与自动化学院教师,研究方向为数字制造技术与装备;钱晖(1969—),男,博士,上海发那科机器人有限公司总经理;刘丽兰(1975—),女,博士,教授,上海大学机电工程与自动化学院机自系主任,研究方向为企业信息化。
1引言
近年来,随着互联网、新能源、大数据等技术迅猛发展,传统的信息产业运作模式正不断被打破,使得社会生产发生巨大的改变,人民的生活水平更上一个台阶,我国的工业模式也从“中国制造”向“中国智造”转变。在这样的时代浪潮下,高校的人才培养工作同样需要与时俱进,培养具有创新实践能力的复合型人才刻不容缓。
目前,社会上的智能制造人才大多由各个高校的机械、自动化、计算机类学科的毕业生转化而来。然而,学生在校期间接触的学科知识普遍偏向理论知识,缺乏足够的实践技能,在解决实际工程问题方面能力不足,导致毕业生就业难,企业招聘时却出现“用工荒”[1]。创新型科技人才需要具备扎实的基础知识、严谨的科学思维能力和敏锐的判断力,后两个能力需要一定的实践经验才能具备,因此培养在校大学生的理论知识与实践技能同样重要。
产学研相结合就是科研、教育、生产的不同社会分工在功能与资源优势上的协同与集成化,是技术创新上、中、下游的对接与耦合[2],是企业、高校、科研机构以创新资源共享、优势互补为基础组合形成的利益共同体。开展产学研相结合的人才培养模式,需要同时考虑学科发展和社会需求,既要为创建一流学科、培养一流人才提供支持,又要为智能制造企业的研究能力提供保障,同时也要为高校毕业生就业创业提供良好的指导和支撑。因此推动产学研深度融合具有重要意义。
2智能制造行业人才需求
智能制造是基于新一代信息技术,贯穿从设计到售后等全部制造活动环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程[3],是当前制造业转型升级的必经之路。目前,智能制造已成为世界各国抢占发展机遇的制高点和主攻方向[4]。从全球角度看,这一领域面临的人才缺乏问题是共性问题。调研发现,目前人才缺乏的主要原因是相关行业的高校毕业生在校期间的课程学习多偏向理论,缺乏充分的实践经验,导致在解决实际问题的过程中能力不足,无法胜任一些复杂工作。而随着技术的发展,智能制造行业对人才提出了更高的要求,高校的人才培养模式却没有做出相应的调整和改变,导致高校教育内容与社会需求脱节,这对于高校、企业以及毕业生来说都是巨大的损失。
智能制造过程借助于数字化、网络化和智能化,与互联网领域的融合十分紧密,相关人才不仅要懂得应用、安装、调试等技术层面的操作,更要熟知人工智能、物联网、大数据等新兴热门领域的知识,这种跨学科、跨专业融合交叉的特征,使得该行业对人才的复合能力要求更高,且要求相应人才的知识面和眼界也要更宽,才能够起到行业发展和个人职业发展相辅相成的作用。然而,目前高校的人才培养模式与企业对人才的实际需求之间还存在一定差距,导致高校毕业生就业质量不尽如人意,企业也无法获得所需要的人才,或者在招聘之后需要花费大量的成本对人才进行相关培训,这既降低了企业的生产效率,又导致毕业生对自己的职业认可度普遍偏低。这种人才供需脱节的矛盾是目前社会发展进程中亟待解决的。
根据国家统计局、工业和信息化部的统计,2010年以来我国制造业产值规模在全球占比19%~21%,2018年我国制造业增值26.5亿元,在全球排名第一。而在芯片、电子控制等高端技术领域,我国自给率不足,从事制造业的高端智能化人才严重缺乏。因此,为推动中国智能制造行业的发展,打造全新的制造模式,高端应用型技术人才的培养迫在眉睫。
3智能制造人才培养体系构建
本文经过长期调研后发现,在智能制造行业高速发展的大背景下,企业迫切需要高校能够将所设置的课程与实践结合起来,让学生能有更多的机会理论联系实际。然而,高校实验条件的改善速度与企业的发展速度相比,还是存在一定的差距,导致学生不能够接触到最新的技术及设备。因此,企业与高校要实现优势互补,共同开展教育与实践。这种校企联合育人的方式既能解决学校实验环境滞后的问题,又能够让学生有机会去了解企业的实际需求,同时也让企业有机会得到能满足企业发展需求的优质毕业生,因此具有长远意义。
3.1培养目标
智能制造是传统制造业的转型升级,要求学生既要具备扎实的基础知识,又要拥有广泛的知识储备,不仅要掌握“工艺”“设备”等传统制造行业的核心技术,更要突出“机器人”“大数据”“人工智能”和“互联网+”等要素。
上海大学机电工程与自动化学院秉承着“面向经济发展,培养创新人才,推动科技进步,服务社会需求”的教育宗旨,对标智能制造行业需求,力争培养理论基础好、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有创新精神与实践能力的应用型人才。在产学研工作开展过程中,注重开阔学生的视野,培养学生的自学能力、动手实践能力以及独立解决复杂工程问题的能力。除此之外,还强调重视学生的素质培养,培养学生的使命感与责任感,全流程培养学生的竞争力、自信心和诚信意识,为智能制造行业提供具备合作精神、人文精神与良好职业道德的高素质技术人才。
3.2培养策略
3.2.1建立产学研基地
基于上述培养目标,上海大学机电工程与自动化学院遵循“校企合作,产学共赢”的原则,与上海发那科机器人有限公司实现优势互补,将学院的人才和专业知识优势与企业的智能制造平台有机结合,建立校外产学研实践基地(见图1)。企业可以在与高校的技术开发合作中解决自身的技术难点,在技术层面实现更进一步的发展;高校也可以通过解决企业技术难点来提升学生解决实际问题的能力[5],同时还能够将科技前沿的成果落地到实际的工程中来验证。高校与企业的合作有助于实现学术界与产业界的价值共享与价值共创,共同构建产学研联盟创新体系,促进人才培养、学科发展与产业发展的和谐共生,更好地解决智能制造行业的人才短缺问题。
3.2.2设置培训环节,提升学生实操技能
产学研基地设置的培训内容主要包括软件培训、项目实践、职业生涯一对一指导等,通过集中性学习增强学生的专业认知度,使学生明确职业发展目标,让学生的实践操作技能有大幅提升。企业提供实践实习岗位,并选派优秀的岗位专业人员对参与学生进行指导和管理,双方共同制订了适用于校企联合培养的机器人课程培训计划,比如操作类课程“程序员A”和应用类课程“ROBOGUIDE仿真软件基础”等;上海大学对学生实践实习的全过程进行跟踪管控,由上海发那科机器人公司对学生进行培训及考核。
3.2.3教师挂职践习
为促进校企合作,推动产教融合,上海大学选派优秀教师前往上海发那科机器人有限公司进行产学研践习,主要工作内容包括承担社会实务,掌握社会工作内容、流程、方法和技能,主持或参与企业生产、建设和管理服务的校企合作项目等,在增强企业科学研究水平的同时也将高校的理论研究落实到生产实际,对进一步增强校企合作的稳定性具有重要意义。
3.2.4开展科教融合项目
双方基于目前智能制造行业需求,共同研讨并开展了多项科教融合项目(见表1)。学生在参与项目的过程中,既锻炼了团队合作能力,又提升了自身理论知识与实践结合的能力,为今后就业创业打下坚实的基础。除此之外,积极引导学生了解企业的实际需求,指导学生提前对未来的就业方向和职业发展做出合理的规划,为学生的职业发展提供必要的保障。
表1产学研基地科教融合项目
项目序号
项目名称
1智能电动车多状态环境感知机自主驾驶控制研究
2数据垂直互通的智能化生产在车身零件制造中心的示范应用
3机器人喷涂离线自动编程软件开发
4无人机自主勘测系统、多关节软体抓捕机器人
5仿生切比雪夫连杆行走机器人
6仿生Jansen-连杆行走机器人
7数字校园三维激光点云建模
8智能挖掘机空间姿态检测
3.2.5以实际应用为导向设置课程
为提高学生理论联系实际的能力,更好地适应社会发展,上海大学以实际应用为导向,以企业所需人才类型为目标,以提高学生文化知识和实践能力为核心,开设人工智能、移动机器人环境感知建模技术、智能机床与制造系统、数字制造技术及应用、智能生产线仿真技术、机器人学等多门专业核心课程(见图2),让学生接触领域前沿技术,增强专业敏锐性与职业发展竞争力,促进学生全面发展。
3.3典型案例
3.3.1校企合作,指导学生毕业设计
产学研基地的主要目标是培养智能制造应用型人才,助力毕业生就业与创业,努力实现高校毕业生更高质量和更充分的就业。基于以上出发点,上海大学机电工程与自动化学院聘请上海发那科机器人有限公司相关基地专家担任企业导师,以科教融合项目为基础,指导学生开展职业生涯实践,打造校企共建、专兼结合的教师队伍,以进一步提高人才培养质量。该模式将学生、学校以及企业紧密融合到一起,在学校和企业之间搭建桥梁,既能解决学生就业问题,又可以实现企业对于人才的选拔,实现深度互信互选。除此之外,产学研基地开设多项智能制造领域企业联合毕业设计课题,让学生在具备一定理论技术的基础上与企业实际需求无缝对接,增强学生的实践应用及创新能力,以此来更好地服务经济社会发展。
3.3.2组织参观交流和学术沙龙
上海大学多次组织面向全校生涯指导相关师生的参观交流活动和面向全市“校外实践基地”负责人和生涯工作室负责人的实地参观及交流研讨活动(见图3),共同探讨新型制造业背景下如何努力实现高校毕业生高质量就业,并根据目前的产学研基地运行现状,进一步创新工作方式和方法,提升工作内涵和水平,力求学生职业发展教育指导和服务体系更加健全和完善。
4结语
本文结合产学研联合培养机制对智能制造行业学生的培养过程进行了研究和探索。通过组织基地培训、选派教师挂职锻炼、开展科教融合项目、设置核心课程、聘请企业导师指导学生毕业设计等环节,极大地调动了企业和高校以及科研机构对于人才培养的积极性,也能够促使高校参与到社会生产的关键环节,及时了解社会对于人才培养的需求,从而培养出适应时代发展的高新技术人才,为社会输送一批批实干型优质毕业生。最终的反馈结果也表明,产学研联合培养模式能够满足社会对于智能制造应用型人才的需求,毕业生的就业质量也有显著提高,丰富了目前高校对于学生培养的内容和形式,对今后的人才培养模式具有重要指导意义。
参考文献
[1]许德章.面向智能制造的复合型人才培养实践教学体系构建[J].大学教育,2020(10):161-164.
[2]张建国,季甜甜.基于产学研结合的应用型研究生培养研究[J].大学教育,2021(1):174-176.
[3]中国电子技术标准化研究院.智能制造能力成熟度模型白皮书(1.0版)[R/OL].(2016-09-20)[2021-10-01].http://www.cesi.cn/202010/6925.html.
[4]工业和信息化部,国家标准化管理委员会.国家智能制造标准体系建设指南(2015年版)[EB/OL].(2015-12)[2021-10-01].https://www.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/zh/art/2020/art_c710f47973e24144b0c802b7a1fa661f.html.
[5]李海生,陈英华,沈利民,等.基于产学研联合的研究生创新人才培养研究与实践[J].大学教育,2019(11):156-158.
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