工业4.0背景下公共实训基地建设与管理研究

张振锋

(盐城工业职业技术学院, 江苏 盐城 224005)

2015年5月19日国务院颁布《中国制造2025》发展纲要。我国高等职业教育根据《中国制造2025》,积极探索建立适应工业4.0特点的智能制造实训教学基地[1]。2014年10月,中德联手在上海共同筹建了国内首个工业4.0—智能工厂实验室,利用先进的控制策略与服务软件,将机器人、数控车床、数控加工中心设备等硬件设备进行集成,实现了人、加工件与机器的智能通信与协同工作。该实验室采用开放模式服务于教学与科研、大学生科技创新及校企合作,着力培养卓越工程师人才[2]。2015年7月,在山东淄博建成中德现代工业智能制造技术公共实训基地全系列平台。该平台引入德国工业4.0技术标准,为职业院校和相关企业提供工业自动化、智能制造、两化融合等领域人才培养的技术支持和装备改造升级服务[3]。加强实训基地建设是培养工业4.0背景下高技能人才的重要保障；而如何建立和管理适应工业4.0需求的实训基地是值得研究的内容。

1 工业4.0的技术特点

工业4.0来自于2011年德国汉诺威工业博览会,其核心内容是建设虚拟网络世界与实体物理系统相融合的信息物理系统(CPS),围绕智能工厂和智能生产两大主题实现价值链上企业间的横向集成,从而推动生产从集中向分散、产品由大规模趋同性生产向规模化定制、客户关系管理由客户导向向客户全程参与的三大转变[4]，具体表现为技术体系的重构、生产模式的革新和组织形式的革新。

(1) 技术体系的重构。技术体系的重构是指工业大数据、机器人、3D打印等新技术应用。制造业生产和服务的全过程中贯穿着工业大数据,大数据将制造流程的各个环节链接起来,可以及时发现问题、找出生产中的隐性问题、节省成本和提高生产效率；工业机器人正朝着智能化、网络化方向发展,可以增加劳动生产力；3D打印技术可以为消费者提供个性化和革命化的体验,使客户更加直观的感受。

(2) 生产模式的革新。生产模式的革新是指全集成自动化和定制化,用一种系统完成由原来多种系统搭配起来才能完成的所有功能,产品从设计到制造完成的所有工序都被串联。另外,传统流水生产线将转变为“个性化生产单元”,整个生产过程随时可以和客户沟通,同一条生产线可以高效、低成本生产不同型号的定制化产品。

(3) 组织形式的革新。组织形式的革新是指设计部门和生产部门的深度融合。在工业4.0生产方式下,产品的设计和研发在同一个平台上,研发与生产部门在同一个时段同步工作、相互协调。这种组织形式更强调开放、协作与分享,减少了企业内部层级结构,分工更加专业化和精细化。

2 高职院校实训基地现状和工业4.0的要求

目前,高职院校实训基地建设与管理存在的主要问题有:

(1) 重硬件建设轻内涵建设,基地共享率低；

(2) 校企合作长效机制、体制不健全；

(3) 双师型教师数量少,实践技能不强；

(4) 课程标准设置不合理；

(5) 社会服务、技术合作和技术开发能力不强。

在工业4.0智能化、精细化、服务化的生产模式下,当前高职院校实训基地的建设与管理不能满足我国智能制造对高技能人才的培养要求。高职院校实训基地建设模式应适应工业4.0的需求,从师资队伍、智能制造等方面创新实训基地建设模式,重点培养学生自主设计、自主分析、自主制造、自主操作的研发能力和动手、动脑、解决问题的实践能力。

工业4.0生产模式对技术人才的知识结构、层次结构和类型需求要求更高。

一是强调知识结构的复合型。在传统生产模式下,技术技能人才的知识结构比较固定、单一,而工业4.0时代对人才知识结构需求具有宽泛性、创造性和复合性,要求集研发、设计、生产等技术于一身,以完成人机交互以及个性化的概念表达。

二是强调层次结构的高层次。工业4.0技术呈现技术发展尖端化、集成化,技术装备更新速度快、水平高等特点,要求技术人才成为懂得最新的理念和技术手段,具备计算机思维和数据分析能力的高层次、高素质技能型人才。

三是强调类型需求服务型。在工业4.0制造模式下,企业生产制造环节在价值链中的比重下降,产品研发、设计、交付、安装、维护和服务等环节所占比重上升,将需要许多高端服务人才从事智能制造的配套工作。这些人才要既懂得专业技术,又懂得营销、管理和创新,还应具有高速学习、协作、跨界整合能力和服务理念[5]。

3 工业4.0背景下公共实训基地建设与管理

3.1 工业4.0背景下公共实训基地的管理

3.1.1 工业4.0公共实训基地的管理体制

随着工业4.0时代的到来,智能化、精细化、服务化的生产模式促使实训基地的管理难度也相应增大。公共实训基地管理机构应当是事业单位编制、法人管理机构,实行决策、监督与执行分立。决策要考虑利益相关各方的利益,监督应实现内部监督与外部监督双重监督,以保证其运行效率。实训基地须配置专业技能强、经验丰富的教师承担实训教学工作,根据当地职业院校学生人数、企业人数配备一定比例的教学人员和管理人员。

公共实训基地最重要的就是资金保障问题。所有的项目经费应参照目前省属院校的运行经费拨款,保证实训基地日常运行经费正常。具体问题是:

(1) 全行业统一职业标准,确保国家职业标准和地区行业、企业、职业标准一致,这是工业4.0时代必须解决的重要问题；

(2) 生产设备与实训设备相结合,不仅避免耗材浪费,也有利于学生增加自信心,与企业生产接轨；

(3) 做好绩效评估,请专门的机构定期对实训基地的运行情况进行监督和评估。

3.1.2 构建网络服务机制

建立政府主导、社会力量充分参与的多中心供给体制,形成公共机制服务网络,而政府是关键。一是政府按照“统筹管理、合理布局、资源共享、功能互补”的原则,整合现有的公共资源，建立公共实训基地网络；二是政府引导扶植行业企业参与公共实训基地建设；三是政府通过制度设计、政策工具,充分发挥实训基地网络的作用。

3.1.3 创新合作服务模式

对内,充分发挥企业、行业的技术和资源信息等优势,企业参与制订技能型人才培养标准,参与实训教材建设与合作项目评估、职业技能鉴定等工作。

对外,创新交流合作模式,通过研究发达国家的做法和经验,积极进行自我改进和与国际知名企业开展合作,共建校企合作实训基地[6]。

3.2 工业4.0公共实训基地建设

3.2.1 构建工业4.0综合实验教学体系

工业4.0公共实训基地需要培养具有牢固专业知识、创新能力、项目化管理能力和研究开发能力的人才。实践教学体系是在实训教学中引入工业4.0技术,以层次化、个性化创新教学手段,突出训练学生的实践能力、专业能力,强化素质培养,构建一个科学、合理、完整的实践教学体系。

公共实训基地需要构建包括基础实验层、专业实验层、综合设计层和应用创新层等不同层次的综合实训平台,通过实训课程,使学生完成基础知识、技术能力、综合性能力和探索性能力的训练[7]。工业4.0综合实践教学体系框架如图1所示。

图1 工业4.0综合实践教学体系框架

3.2.2 创建智能制造实训基地

智能制造是工业4.0的核心,是可持续发展的制造模式[8]。随着先进制造技术的发展,我国制造业的发展模式、管理模式、企业组织模式发生了重要变化,对高技能人才需求剧增,迫切需要建设以智能制造为特色的高职院校公共实训基地。智能制造实训基地应重点建设工业机器人实训室、3D打印机实训室、高端数控设备实训室、轨道交通实训室、物联网实训室、云计算平台实训室等。其中工业机器人的应用是未来智能制造的重要组成部分,人才缺口很大[9]。

3.2.3 提高实训基地师资队伍水平

只有拥有一支管理经验丰富、教学水平高、实践动

手能力和创新思维能力强的实训基地管理队伍,才能保证工业4.0实训基地培养出高质量、高标准实验技能型人才。目前,针对实训师资来源主要有两种渠道:一是高校毕业的高学历人才,特点是理论知识丰富但缺少实践技能；二是企业的工程师、技师,特点是实践经验丰富但理论知识不足。要建设适应工业4.0的实训基地,就要根据目前的师资状况,做好师资的培养工作。

公共实训基地应建立利益驱动机制,增加实训教师的社会认同感,重视实训基地教师的薪资待遇、职业发展,增加实训教师参加高等学术活动或职业再培训的机会,保持实训教师队伍的稳定[10]。

3.2.4 构建校企深度合作工业4.0实训基地

培养高层次技术技能人才,需要企业的参与。企业应主动推动产学研合作,助推产业技术升级,实现教育改革和自身发展的双赢。政府应支持校企合作“双主体”地位,搭建工业4.0背景的校企合作、共赢的实训基地框架。利益是校企共建实训基地的内在驱动力,核心是实现共赢。为此,要建立完善合理的利益分配机制。

一是要树立正确的利益价值观,企业不能只以营利为目的,忽视基地的教育功能。

二是建立公平的利益分配机制,实现双主体利益最大化[11]。

从实践理论方面考虑,校企合作共建实训基地可以提高学生的实际操作能力。学生通过真实的企业生产性实训环境,可以很好地掌握基本专业技能,实现实际操作与理论知识的结合[12]。工业4.0背景下公共实训基地建设与管理框架如图2所示。

图2 工业4.0背景下公共实训基地建设与管理框架

4 结语

建立公共实训基地是工业4.0时代的需要,并将随着科技发展和国家政策的扶持而更加得到重视。企业和学校应抓住智能制造的发展机遇,积极投入公共实训基地的建设与管理,为社会培养更多复合型高技能人才,助推产业升级。