美國智能制造數字化人才技能標準研究

薛 棟,武加霞

(天津職業(yè)技術師范大學，天津 300222)

一、引言

推動傳統(tǒng)制造向智能制造轉型是經濟發(fā)展的必由之路，人才是支撐轉型的基礎。自《中國制造2025》提出以后，智能制造人才的培養(yǎng)逐步進入大家視野，無論普通教育還是職業(yè)教育，都對智能制造人才培養(yǎng)投注了諸多目光。通過分析美國數字制造與設計創(chuàng)新研究所(Digital Manufacturing and Design Innovation Institute, DMDII)發(fā)布的智能制造數字化人才技能標準體系以及其中部分優(yōu)先發(fā)展人才的技能標準，以期能為我國數字化人才技能標準制定提供借鑒。

二、美國智能制造數字化人才技能標準分析

(一)美國智能制造數字化人才技能標準體系框架分析

美國智能制造數字化人才技能標準體系由6項一級指標和25項二級指標構成。一級指標包括工作角色識別、關鍵責任、角色定位、職業(yè)能力、工作經驗與教育、未來發(fā)展六項。其中，工作角色識別可細化為九項指標，分別是摘要介紹、職位名稱、角色影響、世代概況、成功商業(yè)案例、領域文件、成果、相關角色、升級角色；關鍵職責可細化為四項指標，分別是職責、問責與決策、交流合作、影響成功的情境因素；角色定位可細化為三項指標，分別是長遠發(fā)展、人際關系、基于全生命周期的業(yè)務發(fā)展；能力可細分為三級指標，分別是一級能力、二級能力、三級能力；工作經驗與教育可細化為兩項指標，分別是工作經驗履歷、教育背景要求；角色未來發(fā)展可細化為四項指標，分別是角色群、相關角色、升級角色、是否為過渡角色。

(二)美國智能制造數字化人才技能標準具體分析

在工作角色識別指標中，第一，摘要介紹指標要列明該角色在工作中的總體表現以及所作貢獻，以及該角色的工作重點、工作環(huán)境、角色重要性以及該角色對數字制造企業(yè)現在或未來發(fā)展的影響。第二，職位名稱，顧名思義，指該職位的名字。第三，角色影響是指要列明該角色是屬于先驅角色，還是關鍵角色或者生產角色。所謂先驅角色，是指那些在數字制造發(fā)展早期具備新興的、主要的數字能力，并扮演非常廣泛的初始角色的角色。隨著組織能力的增強，它會逐步衍生成更多的專業(yè)角色，這一角色大約占據165個角色中四分之一的份額。關鍵角色是指支持其他類型角色發(fā)展，在數字制造中發(fā)揮促進其他角色輸出等重大作用的角色。關鍵角色大約占據15%的份額。生產角色存在于企業(yè)的各個層次，發(fā)揮著既專業(yè)又普通的功能，負責企業(yè)內的許多連續(xù)工作，他們在將關鍵資源轉化成成果的過程中發(fā)揮著重要作用，占據約超過60%的份額。然而，需要注意的是，角色影響可能會隨時間的推移而產生變化，例如先驅角色可能會變成關鍵角色或生產角色，或生產角色可能會轉變?yōu)殛P鍵角色。第四，世代概況是指有助于了解該角色的歷史以及該角色未來業(yè)務發(fā)展與技術要求的相關內容。通過了解世代概況中該角色與當代技術以及未來5年該行業(yè)的技術的交互融合，可捕獲該角色當前的工作重點。第五，成功商業(yè)案例提供該角色的“優(yōu)質發(fā)展目標”，體現該角色的價值，可為其他角色發(fā)展提供參考。第六，領域文件是指該角色所需的在數字企業(yè)，數字線程，數字設計，數字制造，數字產品，供應網絡和數字資源協調共享平臺七個領域中主要的和輔助的工作領域知識體系。第七，成果指標重點關注該角色中成功的員工參與的項目或一些產出成果，這些可作為企業(yè)評價員工價值的指標。第八，相關角色是指在相似技術領域中發(fā)揮作用，與該角色技能、成果、職責或價值相同，技術和技能背景相似，工作職責或范圍不同的角色。第九，升級角色是指該角色隨著技術和技能發(fā)展所延伸出來的角色，他們之間有著共同的技能、成果、職責和價值，都為企業(yè)發(fā)展而努力，都共同遵循技能發(fā)展和專業(yè)知識深度提升的規(guī)律，比較有代表性的是技術人員、專家、分析師、工程師、建筑師之間的角色升級。

在關鍵職責指標中，職責主要指此角色中表現較好的員工的主要職責列表，重點展示該角色區(qū)別于其他角色的行為、任務和成果等；問責與決策指標要列明員工工作內的職責表現和決策事項；交流合作是指該角色在工作中與之交流合作的利益相關者的列表；影響成功的情境因素是指明確對該角色產生影響或使之變化的關鍵因素。在角色定位指標中，長遠發(fā)展要列明角色與企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略之間的關系，明確角色從樹立目標到實現目標要采取的行動；人際關系要列明該角色與團隊中其他成員或企業(yè)中其他人交流溝通的方式；基于全生命周期的業(yè)務發(fā)展要列明該角色與企業(yè)、團隊等所產生的關系。這三項指標共有三個等級：高級、中級、低級。高級是指該角色在三項指標中承擔較多的任務；中級是指該角色在三項指標中承擔較少的任務；低級是指該角色在三項指標中承擔最少的任務。在能力指標中，一級能力指標要求角色能夠對交流合作有深刻理解；二級能力指標要求角色可以參與實踐或工作；三級能力指標要求角色能夠決定工作方向或以專家級別的能力參與工作。在工作經驗與教育指標中，工作經驗履歷是指該角色要求員工應具備的與該角色工作相關的工作經驗；教育背景主要指該角色要求員工擁有的學歷學位。在角色未來發(fā)展指標中，角色群是指在角色地圖中與該角色的工作相鄰的所有其他角色群；相關角色是指與該角色在同一個部門或者在生產過程中相關的角色；升級角色是指該角色未來可發(fā)展成為的角色，其中要將該角色變化、發(fā)展或者其技能發(fā)展的路徑列舉清楚；是否為過渡角色是指要確定該角色是否可以從其他角色轉化而來。

三、美國智能制造數字化優(yōu)先發(fā)展人才的技能標準分析

美國數字化制造與設計的165個新興數字化人才中重點列舉了20個應當優(yōu)先發(fā)展的人才及其職業(yè)標準，目的在于提升員工的數字化職業(yè)素養(yǎng)，并幫助制造業(yè)更好地應對數字技術帶來的工作角色轉型挑戰(zhàn)。本文對于20個優(yōu)先發(fā)展的人才技能標準主要以首席數字官和數字制造工程師為例進行解讀。

(一)首席數字官的技能標準具體分析

在工作角色識別指標中，首席數字官主要負責領導數字制造和設計的發(fā)展策略和全局謀劃工作，是整個數字轉型的負責人，他們需要精心策劃企業(yè)的數字化客戶體驗、公司運營和文化定位。屬于關鍵角色的首席數字官在世代概況中，知識儲備要求是零至三代，工作領域中技術要求是一、二、三代，未來五年技術發(fā)展重點中技術要求是第三代。首席數字官的成功商業(yè)案例體現是該角色能夠提高整個企業(yè)的組織能力，能夠創(chuàng)建數字化發(fā)展的愿景和戰(zhàn)略圖，用最佳路徑實現數字增長和投資優(yōu)化。該角色主要分布在數字企業(yè)和數字資源協調共享平臺兩個領域，主要工作成果是根據市場、運營和客戶數據進行數字數據分析，制定戰(zhàn)略方向；圍繞數字核心調整內容、體驗、產品和運營；通過數字化運營節(jié)約成本，提高效率等。它的相關角色是數字制造首席技術官，數字制造首席技術官負責企業(yè)內部制造系統(tǒng)的數字化、自動化和連通性，他們與首席數字官密切合作，設計和實施數字技術。

在關鍵職責指標中，首先，首席數字官的職責主要是積極贊助和領導數字化變革，量化數字機遇和投資回報率，獲取更廣泛的價值。其次，在問責與決策中，首席數字官的技能標準包括數字趨勢發(fā)現、識別影響、以客戶為中心、組織設計、企業(yè)家思維、利益相關者參與、重要舉措七項。數字趨勢發(fā)現是指思考與數字相關的社交、產品和體驗趨勢是否會對企業(yè)的客戶體驗或企業(yè)的內部文化和能力產生積極影響；識別影響是指思考數字創(chuàng)新對于智能回報最重要的地方是什么，以及公司應該在哪里投資“數字”技術、產品、人員和系統(tǒng)；以客戶為中心是指如何從數字體驗中最大程度地讓客戶受益；組織設計指確認何種結構和安排將實現并加速數字優(yōu)化；企業(yè)家思維是指驗證首席數字官是否對組織內部和整個供應網絡中的企業(yè)家和創(chuàng)新社區(qū)抱有期望；利益相關者參與是指驗證首席數字官是否能夠成功建立跨利益相關者的關系，并將核心組織功能作為關鍵資產帶入了數字化轉型等；重要舉措是指首席數字官是否已經超越了傳統(tǒng)的節(jié)省成本措施，采取了其他針對數字技術高價值的影響措施。再次，在交流合作中，從整個組織來看，首席數字官是當前的數字技術執(zhí)行官，即數字化專家，并且是所有職能部門的廣為人知且能夠發(fā)揮重要作用的領導者；從其他主管的角度看，首席數字官應該是能夠與其他主要主管緊密合作，尤其是與采購、供應鏈管理、制造工程、數字技術、運營和財務的相關主管緊密合作；從創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的建立來看，首席數字官應該與智囊團、研究組織以及其他新數字技術等商業(yè)情報來源進行聯絡。最后，影響其成功的情境因素分別有短期和長期的努力、自動化、新數據連接性能、組織商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和利益相關者網絡、企業(yè)文化與領導、晉升渠道、視野與創(chuàng)新等。

在角色定位指標中，從長遠發(fā)展來看，首席數字官主要承擔創(chuàng)造企業(yè)前景、創(chuàng)新、推動企業(yè)實現遠大前景等方面的工作，對統(tǒng)一行動、指導計劃等工作承擔較少，對計劃內交付任務、與客戶間接聯系承擔最少；從人際關系來看，首席數字官主要承擔企業(yè)領導和管理者、計劃負責人、整合者、協調者、影響者、溝通者等的角色，較少承擔實施者、指導者、評估者等角色，對職能工作團隊成員、項目小組工作成員等角色承擔最少；從基于全生命周期的業(yè)務發(fā)展來看，首席數字官對戰(zhàn)略與創(chuàng)新、組織管理與優(yōu)化、人才管理與優(yōu)化、技術管理與優(yōu)化等工作承擔較多，對產品研發(fā)、產品壽命管理、產品質量改善、財務管理等工作承擔較少。另外，首席數字官的一級能力為數字化組織、數字化制造加工與設計等；二級能力為企業(yè)戰(zhàn)略和風險管理、產品線計劃與管理等；三級能力為產品研發(fā)。其職位要求是要有12年或以上的工作經驗，擔任過技術或數字領導等職位，具有數字化轉型、數字化計劃的戰(zhàn)略規(guī)劃和實施、和第三方或合作伙伴簽約或談判以及管理經驗等；教育背景要求具有基于制造商背景的工程、商業(yè)、營銷、技術或其他相關學科的學士學位，其中，優(yōu)先考慮相關領域的工商管理碩士或具有碩士學位的人員。最后，與該角色有關聯的角色分別數字制造首席技術官、數字制造執(zhí)行主管(業(yè)務方面)、數字制造執(zhí)行主管(數字資源協調共享平臺領域)、數字制造計劃經理、數字制造項目經理、數字制造高級經理(業(yè)務方面)、進階策略師(企業(yè)方向)；并非過渡角色的首席數字管，其未來將與首席營銷官、首席信息官和首席技術官一起共同創(chuàng)造數字經驗和知識。

(二)數字制造工程師的技能標準具體分析

在工作角色識別中，數字制造工程師的工作是在機械、電氣和軟件上設計和改進制造系統(tǒng)，以數據驅動的方式計劃、指導和協調企業(yè)內的制造過程。作為先鋒角色的數字制造工程師，其知識儲備要求集中于一、二、三代，工作領域中的技術要求集中于二、三代，未來五年技術發(fā)展重點中技術要求集中在第三代上。數字制造工程師的成功商業(yè)案例體現在該角色支持創(chuàng)新，并能夠通過設計和改進數據連接性的制造系統(tǒng)來提高效率降低成本，向產品設計師、車間工人和業(yè)務主管提供有關制造能力的反饋和見解，該角色的工作直接影響制造與加工系統(tǒng)的規(guī)劃、實施和運營。數字制造工程師主要分布在數字制造和數字設計兩個領域，主要承擔通過連接的數據源改善和監(jiān)視制造運行的流程和系統(tǒng)，以識別和解決問題，減少生產錯誤，在維持或改善產品質量的同時提高制造運營的效率，最大限度地減少設備停機時間和故障，通過開發(fā)、集成、測試以及工廠的過程級模型或仿真的驗證，更好地實施并節(jié)省成本，提高企業(yè)數據的可用性。

在關鍵職責指標中，首先，數字制造工程師的主要職責活動是設計和計劃制造運行的流程和系統(tǒng)，支持與制造設備和運行器等有關的問題解決方案，提高制造運行的流程和系統(tǒng)的效率，通過分析生產系統(tǒng)和生產質量數據來確定即將發(fā)生的系統(tǒng)故障的指標，從而最大程度地減少設備停機時間和故障。其次，問責制與決策主要包括問題識別、流程管理、全面數據分析、數據影響、模型驗證、產品驗證、流程改進、團隊質量八個標準。問題識別指識別是否通過連接的數據源監(jiān)視制造運行的過程和系統(tǒng)；流程管理指確定是否正在開發(fā)和維持統(tǒng)一的制造流程；全面數據分析指確定是否同時分析歷史和實時制造數據以優(yōu)化制造系統(tǒng)和過程性能等；數據影響指確定數據源是否為工作提供了所需的見解，以及該角色是否收集了有效且高效的系統(tǒng)和過程數據；模型驗證指確定是否已完全開發(fā)、集成、測試和驗證工廠中過程級別的模型或仿真；產品驗證指確定是否開發(fā)了適用于整個制造過程的產品測試過程和系統(tǒng)；流程改進指確定如何在降低維護、返工和庫存成本的同時提高生產效率和質量；團隊質量指確定是否要團隊檢查零件并與生產人員一起確定并解決制造問題。再次，交流合作包括生產、產品設計與生產領導力、商業(yè)領導力三項標準。生產指與運營、信息技術和制造人員合作，了解和解決制造環(huán)境中以及整個制造環(huán)境中的技術問題；產品設計和生產領導力指就制造能力和能力向產品設計師、產品管理領導者和生產領導者提供反饋；商業(yè)領導力指向商業(yè)領導者傳達制造工藝改進的機會和其他數據見解。最后，影響數字制造工程師成功的因素有短期與長期的努力、數據合規(guī)性、管理、數字共同參與、新功能和新領域、視野與創(chuàng)新等。

在角色定位指標中，從長遠發(fā)展來看，數字制造工程師主要承擔定位發(fā)展前景、制定和指導計劃、計劃內交付任務的工作，對定位發(fā)展前景和與客戶間接聯系的工作承擔較少，對創(chuàng)新、推動企業(yè)實現前景工作承擔最少；從人際關系來看，數字制造工程師主要擔任交付人員、整合者、協調者的角色，對職能工作團隊成員、項目小組工作成員、實施者、指導人員、影響者、溝通者等的角色承擔較少，對企業(yè)領導與管理者、項目領導者、評估者的角色承擔最少；從基于全生命周期的業(yè)務發(fā)展來看，數字制造工程師對生產、技術管理與優(yōu)化、品質量提升、生產過程質量提升等工作承擔較多，對產品使用壽命管理、產品設計、產品工程學、相關產品、供應鏈、網絡參與等工作承擔較少，對戰(zhàn)略與創(chuàng)新、產品研發(fā)、企業(yè)管理與優(yōu)化、人才管理與優(yōu)化、財務管理等工作承擔最少。

另外，數字制造工程師能力標準主要有兩級，一級能力體現在數字組織、數字設計、數字產品、供應鏈規(guī)劃、優(yōu)化與風險管理等領域；二級能力體現在制造加工系統(tǒng)優(yōu)化與支持、供應商資質能力分析、制造加工系統(tǒng)監(jiān)督等領域。數字制造工程師對工作經驗的要求是要掌握設計和產品生命周期管理方法論和工具，具有模擬制造系統(tǒng)和流程的經驗，了解制造過程和操作，對測試系統(tǒng)、工具有深入的了解，具有產品生命周期管理經驗的將優(yōu)先錄??；教育經歷要求是理學學士學位，具有機械、工業(yè)、制造工程或運營管理專業(yè)的學歷，具有精益生產和產品生命周期管理的有關證書。最后，在角色未來發(fā)展指標中，該角色的角色群是制造空間自動化的相關角色，與其有關的角色有：協作機器人專家、數字工廠自動化分析師、數字工廠自動化架構師、數字工廠自動化經理、數字制造工程師、數字制造安全系統(tǒng)專家等。并非為過渡角色的數字制造工程師的升級角色主要有三個，分別是數字制造技術員、數字制造分析師、數字制造系統(tǒng)專家。其中，數字制造技術員專注于制造數據流的基礎，負責為運行系統(tǒng)選擇和校準適當的傳感器硬件，負責制造環(huán)境中控制系統(tǒng)的維護和調整；數字制造分析師通過制造數據來確定可提高產品質量的區(qū)域，負責應用適當的分析技術來處理舊數據流和實時數據流，它的分析主要驅動制造環(huán)境中的決策和行動，可跨相鄰技術領域工作；數字制造系統(tǒng)專家對傳感和控制系統(tǒng)有深刻的理解，并能夠發(fā)現并改進現有系統(tǒng)和新系統(tǒng)的不足。