智能制造工程專業(yè)特色建設(shè)的思考與實(shí)踐

1、智皤!J造工程專業(yè)特色E1設(shè)的思考與實(shí)踐摘 要：文章以S大學(xué)智能制造工程專業(yè)為例，基于人才培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)內(nèi)涵、學(xué)科方向凝練出智能制造工程專 業(yè)特色，進(jìn)一步圍繞專業(yè)教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建對(duì)智能制造工程專業(yè)特色的建設(shè)路徑和實(shí)施方案進(jìn)行了深入探 討，以期為其他院校智能制造工程專業(yè)的建設(shè)提供一定的借鑒意義，為智能制造工程專業(yè)的良性開展提供實(shí)踐支撐。關(guān)鍵詞：專業(yè)特色楮能制造;建設(shè)路徑;實(shí)踐教學(xué);工程工程在全球范圍內(nèi)，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)在制造領(lǐng)域的蓬勃開展與廣泛應(yīng)用，主要興旺國(guó)家先 后制定了以智能制造為核心的制造業(yè)振興計(jì)劃，我國(guó)也順應(yīng)制造業(yè)新變革趨勢(shì)推出了以智能制造為主攻方向的“中

2、國(guó)制造 2025”開展戰(zhàn)略。為了應(yīng)對(duì)智能制造人才快速增長(zhǎng)的需求，截至2021年3月，我國(guó)已有200多所不同層次的高校獲批 設(shè)立智能制造工程專業(yè)，其中S大學(xué)于2018年獲準(zhǔn)新設(shè)該專業(yè)。通過分析近幾年高校獲批情況不難發(fā)現(xiàn)，新設(shè)的高校 數(shù)量增加迅速，且呈現(xiàn)高校地域分布廣、辦學(xué)條件差異大等特點(diǎn)。一、智能制造工程專業(yè)特色建設(shè)問題的提出智能制造工程專業(yè)作為一個(gè)開設(shè)三年左右的新工科專業(yè)，專業(yè)人才培養(yǎng)體系尚處于研究和探索期，如何基于內(nèi)外 部辦學(xué)條件和專業(yè)內(nèi)涵凝練與打造專業(yè)特色，培養(yǎng)特色鮮明的智能制造人才以更好地服務(wù)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要， 已成為智能制造工程專業(yè)人才培養(yǎng)當(dāng)前所面臨的主要考驗(yàn)和挑戰(zhàn)。專業(yè)特色建

3、設(shè)是推動(dòng)一個(gè)專業(yè)持續(xù)健康快速開展的重 要手段，更是區(qū)別于其他辦學(xué)單位同類專業(yè)而凸顯自身人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力的重要保證。從專業(yè)開展的內(nèi)在規(guī)律考慮， 一個(gè)新專業(yè)開辦之初須考慮自身特色和人才定位，不斷強(qiáng)化專業(yè)優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)人才培養(yǎng)的特色，增強(qiáng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)力和開展 潛力，防止專業(yè)建設(shè)出現(xiàn)同質(zhì)化問題1。抓住專業(yè)特色，突出其優(yōu)勢(shì)，再以此來帶動(dòng)專業(yè)整體教育質(zhì)量的提升是一條可 行之路2-3。特色建設(shè)是專業(yè)內(nèi)涵式開展的關(guān)鍵途徑之一，也是專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保障。二、專業(yè)內(nèi)涵分析及其特色凝練任何一種新制造模式的出現(xiàn)都離不開新技術(shù)的不斷開展及其與產(chǎn)業(yè)界的深度融合，在制造業(yè)內(nèi)需求發(fā)生重大變化 時(shí)，適應(yīng)新需求的制造模式就會(huì)

4、應(yīng)運(yùn)而生，例如柔性制造、大規(guī)模客戶化定制、精益生產(chǎn)等。在人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù) 與制造業(yè)快速融合的大背景下，制造企棠需求已經(jīng)由生產(chǎn)本錢、產(chǎn)品質(zhì)量逐步拓展到生產(chǎn)效率的新階段，智能制造也因 此備受業(yè)界關(guān)注和重視。智能制造本質(zhì)是基于“信息物理系統(tǒng)（CPS）實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)、 能等各種企業(yè)資源的智能集成和管控。智能制造工程專業(yè)是融合計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、機(jī)械、工業(yè)工程等學(xué)科知識(shí)的綜合性 新工科專業(yè)，具有極強(qiáng)的交叉性、系統(tǒng)性、實(shí)踐性等專業(yè)特征。專業(yè)特色建設(shè)重點(diǎn)是以特定領(lǐng)域需要的知識(shí)和技能培訓(xùn)為載體，在學(xué)習(xí)解決具體問題的過程中，獲得一般問題的 解決能力4,是人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度實(shí)現(xiàn)與否的重

5、要表達(dá)。S大學(xué)智能制造工程專業(yè)主要依托機(jī)電工程學(xué)院現(xiàn)有的學(xué)科 和專業(yè)，融合機(jī)械、自動(dòng)化、工業(yè)工程、電子信息、計(jì)算機(jī)等五大學(xué)科進(jìn)行專業(yè)組建和設(shè)置。專業(yè)建設(shè)緊緊圍繞“中國(guó)制 造2025”和“工業(yè)4.0”制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，以智能制造產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，立足蘇州面向長(zhǎng)三角地區(qū)培養(yǎng)智能工廠和物流、智能 機(jī)器人及裝備、先進(jìn)制造等領(lǐng)域急需的高級(jí)工程技術(shù)人才和運(yùn)營(yíng)管理人才，培養(yǎng)具有“基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力、協(xié)作能力、 創(chuàng)新思維、國(guó)際視野”且能夠引領(lǐng)智能制造企業(yè)開展和創(chuàng)新的社會(huì)棟梁在此人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位下，基于智能制造工程 專業(yè)內(nèi)涵和機(jī)電工程學(xué)院學(xué)科優(yōu)勢(shì)，面向蘇州及長(zhǎng)三角智能制造產(chǎn)業(yè)人才需求特點(diǎn)，凝練的專業(yè)特色包括：（1）

6、機(jī)器 人為核心的高端裝備；（2）增減材技術(shù)為代表的先進(jìn)制造；（3）工業(yè)工程為基礎(chǔ)的智能管理及運(yùn)營(yíng)；（4）工程工程為驅(qū) 動(dòng)的智能制造工程實(shí)踐訓(xùn)練。專業(yè)特色涵蓋了智能工廠縱向維度的設(shè)備層、制造層、運(yùn)營(yíng)管理層，并通過智能制造工程實(shí)踐訓(xùn)練體系將前三個(gè) 特色有機(jī)地聯(lián)系了起來，有效打通和串聯(lián)智能工廠橫向維度的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性 思維，最終到達(dá)培養(yǎng)學(xué)生具備解決復(fù)雜智能制造系統(tǒng)工程問題的能力。三、專業(yè)特色建設(shè)路徑探索專業(yè)特色的形成離不開科學(xué)的人才培養(yǎng)體系，高?？赏ㄟ^專業(yè)課程體系建設(shè)、構(gòu)建多層次專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系以及 搭建專業(yè)實(shí)踐平臺(tái)三層面著手。（一）專業(yè)課程體系建設(shè)專業(yè)課程體系是

7、專業(yè)人才培養(yǎng)方案中最重要的組成局部，對(duì)專業(yè)特色的培育起著舉足輕重的作用。S大學(xué)智能制 造工程專業(yè)課程體系以專業(yè)內(nèi)涵為基礎(chǔ)，專業(yè)特色為驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)業(yè)需求為牽引開展規(guī)劃和建設(shè)，課程體系架構(gòu)如圖1所示。 專業(yè)核心課程主要包括機(jī)器人學(xué)、工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用、智能傳感與檢測(cè)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、智能制造信息系統(tǒng)、工業(yè)互 聯(lián)網(wǎng)、智能制造系統(tǒng)集成實(shí)踐。整個(gè)課程體系強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、交叉、模塊、實(shí)踐等特點(diǎn)，大類基礎(chǔ)課以寬基礎(chǔ)、重交叉進(jìn)行 設(shè)置，專業(yè)必修和選修課程分別圍繞機(jī)器人及高端裝備、先進(jìn)制造以及智能管理與運(yùn)營(yíng)三個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)置，為專業(yè)特色 的形成和建設(shè)提供相應(yīng)的理論知識(shí)儲(chǔ)藏與支撐。實(shí)踐教學(xué)課程主要包括課程設(shè)計(jì)、智能制造系統(tǒng)集成

8、實(shí)踐、實(shí)習(xí)以及畢 業(yè)設(shè)計(jì)等，其中課程設(shè)計(jì)的構(gòu)思基于工程工程并融合多門專業(yè)課程離散化的知識(shí)點(diǎn)，充分表達(dá)“大課程設(shè)計(jì)”特點(diǎn)，培養(yǎng) 學(xué)生的系統(tǒng)化思維。如機(jī)械設(shè)計(jì)與制造課程設(shè)計(jì)，打破傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)或機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制 造之間的內(nèi)在關(guān)系，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段即考慮加工工藝的特點(diǎn)和要求;智能工廠建模與仿真課程設(shè)計(jì)涵蓋和融合了智能工廠 規(guī)劃和設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模與仿真、智能物流裝備等內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)。1DD779DD-EA55-4348-A9DE-5DE19E212723（二）構(gòu)建多層次專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系新工科改革從以學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)為以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，專業(yè)建設(shè)應(yīng)圍繞當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)開展新需求，使專業(yè)建設(shè)在適應(yīng)

9、和服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)開展方式變革中，實(shí)現(xiàn)自身特色化開展5。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在高等教育實(shí)施創(chuàng)新型人才培養(yǎng)戰(zhàn)略方面 起著重要作用，本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系規(guī)劃以智能制造產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，將工程驅(qū)動(dòng)作為主線貫穿實(shí)踐教學(xué)的全過程， 規(guī)劃各類課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及科技創(chuàng)新活動(dòng)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，打造包括智能制造工程專業(yè)基礎(chǔ)實(shí) 踐、綜合實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐的多層次實(shí)踐教學(xué)體系，以工程工程為驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)體系架構(gòu)（如圖2所示）。其中，基礎(chǔ) 實(shí)踐教學(xué)包括課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等，綜合實(shí)踐訓(xùn)練那么涵蓋生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，工程創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練 以各層次的智能制造工程工程課題為載體，包括創(chuàng)新/創(chuàng)業(yè)工程、學(xué)科競(jìng)賽工

10、程等。為了提升專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練體系的建 設(shè)和運(yùn)作效率，校企雙方共同投入建設(shè)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心，由實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師與企業(yè)人員組建團(tuán)隊(duì)管理雙 創(chuàng)中心，負(fù)責(zé)學(xué)科競(jìng)賽工程等級(jí)評(píng)比、參賽工程輔導(dǎo)和遴選、重大賽項(xiàng)培育和孵化、創(chuàng)業(yè)工程路演、校企實(shí)踐基地建設(shè) 等工作。在工程驅(qū)動(dòng)式實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施過程中，最為核心的“工程工程”絕大局部源于企業(yè)，在課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生 產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）、科研訓(xùn)練等各層次訓(xùn)練體系中，著力提升智能制造企業(yè)在工程構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、反應(yīng)等 環(huán)節(jié)的參與度和貢獻(xiàn)度。（三）專業(yè)實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)完善的實(shí)驗(yàn)室/實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是培養(yǎng)工程創(chuàng)新型人才的前提和基礎(chǔ)，也是智能制造工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系的

11、重要基石。 智能制造工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)以承當(dāng)本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)任務(wù)為主要目標(biāo)，包括工程實(shí)訓(xùn)中心、基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、特 色實(shí)踐教學(xué)基地、各級(jí)科研實(shí)驗(yàn)室以及企業(yè)實(shí)習(xí)基地等，其中工程實(shí)訓(xùn)中心、基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室主要滿足認(rèn)知實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證 性實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，其他基礎(chǔ)實(shí)踐類實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練主要依托特色實(shí)踐平臺(tái)、各級(jí)科研實(shí)驗(yàn)室以及企業(yè)實(shí) 踐基地開展。特色實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)圍繞機(jī)器人及高端裝備、先進(jìn)制造、智能管理和運(yùn)營(yíng)三個(gè)特色培育需求進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè), 機(jī)器人及高端裝備平臺(tái)涵蓋人機(jī)協(xié)作機(jī)器人、特種機(jī)器人、高端加工中心、智能物流裝備等，先進(jìn)制造實(shí)訓(xùn)平臺(tái)包括 CAX、PDM/PLM、增濾材制造設(shè)備、視覺與感知裝置、數(shù)

12、字化李生平臺(tái)等，智能管理與運(yùn)營(yíng)平臺(tái)那么由ERP、MES、APS、 DNC/MDC數(shù)據(jù)采集與處理、工業(yè)大數(shù)據(jù)與云計(jì)算、IOT基礎(chǔ)模塊等功能資源組成。整個(gè)特色實(shí)踐平臺(tái)涉及機(jī)器人、先 進(jìn)制造、人工智能、機(jī)器視覺、智能控制、智能管理、虛擬仿真等方面的先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，通過ERP、PLM、MES、APS、 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)智能管控。該特色實(shí)踐平臺(tái)可滿足各類智能制造工程工程的實(shí)施和訓(xùn)練，培養(yǎng)本專業(yè)學(xué)生解決復(fù) 雜智能制造工程問題的創(chuàng)新能力和協(xié)作能力。在實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)規(guī)劃和建設(shè)過程中，需要從提升實(shí)驗(yàn)室開放度、利用率、 學(xué)生參與度、實(shí)訓(xùn)科目的科學(xué)性和前沿性出發(fā)，始終注重社會(huì)資源引入和合作，在資金、技術(shù)、人員、軟硬

13、件、開放性、 服務(wù)性等方面探索全方位的合作模式和方式，以提升和完善專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境與氣氛。四、結(jié)論制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)對(duì)智能制造工程人才培養(yǎng)提出了新的要求，專業(yè)特色建設(shè)是提升人才競(jìng)爭(zhēng)力的有效途經(jīng)。本文 針對(duì)智能制造工程專業(yè)特色提煉及其培育途經(jīng)等問題進(jìn)行了探討，分析了智能制造工程專業(yè)的內(nèi)涵和特征，依托學(xué)科布 局和區(qū)域產(chǎn)業(yè)人才需求，以S大學(xué)智能制造工程專業(yè)為例，提煉了機(jī)器人及高端裝備、先進(jìn)制造、智能管理及運(yùn)營(yíng)、工 程工程驅(qū)動(dòng)的智能制造工程實(shí)踐訓(xùn)練等四個(gè)專業(yè)特色。在此基礎(chǔ)上，對(duì)專業(yè)特色的建設(shè)途徑進(jìn)行了深入探討，分別對(duì)專 業(yè)課程體系、實(shí)踐教學(xué)體系以及專業(yè)實(shí)踐平臺(tái)等支撐要素的實(shí)施情況進(jìn)行了剖析和探索，以期為其他院校培養(yǎng)各具特色 的智能制造人才提供借鑒和參考。參考文獻(xiàn)：張樹永.本科化學(xué)類專業(yè)特色培養(yǎng)方案的構(gòu)建策略淺議J.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2014 (4