智能制造背景下工業(yè)工程的人才培養(yǎng)改革探究*

馮國紅，朱玉杰，董春芳

（東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040）

智能制造是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它把制造自動(dòng)化的概念擴(kuò)展到了智能化、柔性化和高度集成化[1-2]。隨著時(shí)代和科技的發(fā)展，各國政府相繼提出了新的發(fā)展戰(zhàn)略，如中國的“中國制造2025”、美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、德國的“工業(yè)4.0”等[3-6]。在這些戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，全球掀起了開展智能制造事業(yè)的浪潮，富士康、三星、西門子等眾多企業(yè)正致力于打造無人工廠，海爾立志打造工業(yè)4.0標(biāo)桿等。智能制造已經(jīng)成為未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢和核心內(nèi)容。

工業(yè)工程是對(duì)人、物料、設(shè)備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改善和實(shí)施的一門學(xué)科[7]。工業(yè)工程培養(yǎng)的人才主要服務(wù)于制造業(yè)，制造業(yè)的智能化變革勢必對(duì)工業(yè)工程的人才需求產(chǎn)生沖擊[8-9]。筆者基于這種考慮，結(jié)合工業(yè)工程專家和智能制造專家對(duì)智能制造困境的解讀，剖析了工業(yè)工程人才在智能制造中的地位和作用，提出了智能制造背景下工業(yè)工程人才培養(yǎng)改革的若干舉措，以促進(jìn)工業(yè)工程人才服務(wù)于智能制造的質(zhì)量提升。

1 專家解讀企業(yè)“智能化”的困惑

很多企業(yè)在推動(dòng)智能制造時(shí)遭遇了各種困惑，包括：采取了智能化的設(shè)計(jì)/優(yōu)化方案，降低了勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度，企業(yè)卻沒有創(chuàng)造更多的價(jià)值；采用了機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備，增加了成本，卻沒有給企業(yè)帶來足夠的效益；采用了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，收集了大量數(shù)據(jù)，卻未能從中發(fā)現(xiàn)更多有價(jià)值的信息。針對(duì)這些困惑，工業(yè)工程專家和智能制造專家指出了其關(guān)鍵問題所在，提出了自己的觀點(diǎn)[6]。

馬元業(yè)，工業(yè)工程專家、智能制造專家，曾在富士康集團(tuán)工業(yè)工程部工作10余年，目前在青島海爾股份有限公司從事工業(yè)工程及智能制造相關(guān)工作。馬元業(yè)指出，通過大量的中外企業(yè)案例可知，智能制造升級(jí)應(yīng)當(dāng)先做好精益生產(chǎn)、理順管理流程、消除八大浪費(fèi)，再進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)，進(jìn)而實(shí)施生產(chǎn)過程的信息化，最終實(shí)現(xiàn)智慧工廠，充分發(fā)揮智能化、信息化的優(yōu)勢，產(chǎn)生更有用的信息，帶來更大的效益。

張開鵬，智能制造專家，施耐德電氣全球供應(yīng)鏈中國區(qū)高級(jí)副總裁。張開鵬指出，只有為不斷提高精益生產(chǎn)水平而做的自動(dòng)化投資，才是有效的投資。精益生產(chǎn)能使生產(chǎn)系統(tǒng)很快適應(yīng)用戶的需求變化，能精簡掉生產(chǎn)過程中一切無用的、多余的東西。 “中國制造2025”首先要做到智能制造，而智能制造的根本離不開精益生產(chǎn)。

無論是工業(yè)工程專家，還是智能制造專家，他們均認(rèn)為企業(yè)智能制造的實(shí)現(xiàn)，離不開精益生產(chǎn)的支撐。精益生產(chǎn)側(cè)重生產(chǎn)的管理層面，而智能制造側(cè)重技術(shù)層面，它們是企業(yè)不同層面的兩件大事，只有做好精益生產(chǎn)，才能充分體現(xiàn)智能制造的優(yōu)勢。培養(yǎng)精益生產(chǎn)的人才正是工業(yè)工程專業(yè)的強(qiáng)項(xiàng)，因此，智能制造背景下工業(yè)工程的人才培養(yǎng)變得至關(guān)重要。

2 智能制造背景下工業(yè)工程人才培養(yǎng)改革思路

目前的工業(yè)工程人才培養(yǎng)主要針對(duì)于傳統(tǒng)的制造業(yè)，其課程體系、教學(xué)資源等相對(duì)滯后，顯然無法滿足智能制造的需求。只有在保持傳統(tǒng)工業(yè)工程人才培養(yǎng)優(yōu)勢的同時(shí)，融入一定的智能制造相關(guān)知識(shí)，才能使工業(yè)工程人才在智能制造這一新系統(tǒng)環(huán)境中更加游刃有余地實(shí)施精益生產(chǎn)。

分析智能制造的特點(diǎn)不難看出，信息技術(shù)指數(shù)級(jí)增長，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化普及應(yīng)用，集成式智能化創(chuàng)新是智能制造的三大驅(qū)動(dòng)力[10]，這三大驅(qū)動(dòng)力表明了智能制造人才應(yīng)具備的三大核心能力，即信息轉(zhuǎn)換能力、數(shù)據(jù)挖掘能力、集成創(chuàng)新能力?？蓢@三大核心能力，將智能制造相關(guān)知識(shí)融入到傳統(tǒng)工業(yè)工程的人才培養(yǎng)中。

2.1 增設(shè)智能制造的相關(guān)課程

對(duì)于人才培養(yǎng)，課程設(shè)置是關(guān)鍵一環(huán)。分析智能制造的三大核心能力，目前的工業(yè)工程專業(yè)課程設(shè)置大多不能滿足要求，需要增設(shè)一定的課程。基于智能制造要求的三大能力，筆者分析了國內(nèi)知名院校工業(yè)工程專業(yè)課程的設(shè)置情況，進(jìn)一步分析了智能制造專業(yè)的相關(guān)課程，結(jié)合工業(yè)工程的培養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)生特點(diǎn)，提出了課程增設(shè)方案。

針對(duì)信息轉(zhuǎn)換能力：清華大學(xué)、天津大學(xué)、重慶大學(xué)3所名校開設(shè)的相關(guān)課程主要有“數(shù)據(jù)庫原理” “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析” “管理信息系統(tǒng)”等，屬于信息類的基礎(chǔ)性課程、非專業(yè)課程，對(duì)企業(yè)信息管理的針對(duì)性不強(qiáng)。可增設(shè)制造業(yè)的相關(guān)課程，如“制造業(yè)信息化導(dǎo)論”等。此外，企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resource Planning，ERP）體現(xiàn)了最先進(jìn)的企業(yè)管理理論，并提供了企業(yè)信息化的最佳方案，可增設(shè)ERP方面的課程，如“ERP原理與應(yīng)用”等。同時(shí)，為了更好地進(jìn)行信息數(shù)字化設(shè)計(jì)與管理，應(yīng)了解信息數(shù)字化的原理，可增設(shè)“數(shù)字化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)” “微機(jī)原理”等課程。

針對(duì)數(shù)據(jù)挖掘能力：清華大學(xué)、天津大學(xué)、重慶大學(xué)3所名校普遍開設(shè)的相關(guān)課程主要包括“運(yùn)籌學(xué)” “數(shù)理統(tǒng)計(jì)”。此外，清華大學(xué)和天津大學(xué)考慮了智能制造時(shí)代的大數(shù)據(jù)特性，開設(shè)了“機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)” “智能算法在工業(yè)工程中的應(yīng)用”“信息系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)分析”等課程，均以專業(yè)選修方式開設(shè)。除了這些課程，筆者認(rèn)為還可增設(shè)一些大數(shù)據(jù)處理常用的數(shù)據(jù)挖掘方法，如大數(shù)據(jù)算法、模式識(shí)別等。此外，對(duì)于大數(shù)據(jù)挖掘，相應(yīng)的軟件處理也很關(guān)鍵，應(yīng)使學(xué)生具備熟練應(yīng)用相應(yīng)軟件處理大數(shù)據(jù)的能力，矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory，Matlab）、統(tǒng)計(jì)分析軟件（Statistical Product and Service Solutions，SPSS）等都是大數(shù)據(jù)處理較常用的軟件，因此，可補(bǔ)充這類軟件課程。

針對(duì)集成創(chuàng)新能力：清華大學(xué)、天津大學(xué)、重慶大學(xué)3所名?，F(xiàn)有的培養(yǎng)方案主要通過實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)施，例如工業(yè)工程綜合課程設(shè)計(jì)、工業(yè)工程綜合創(chuàng)新實(shí)踐等，這種培養(yǎng)方式一定程度上可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，但缺乏理論的情況下，學(xué)生的創(chuàng)新往往是一時(shí)的靈感，不利于形成系統(tǒng)的創(chuàng)新思維模式。因此，筆者建議加入一定的理論學(xué)習(xí)，如“互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新應(yīng)用” “創(chuàng)新工程實(shí)踐”等，這種“理論+實(shí)踐”的培養(yǎng)模式，更有利于學(xué)生形成良好的創(chuàng)新思維模式。為了更好地針對(duì)智能制造進(jìn)行創(chuàng)新，應(yīng)了解“中國智造”及智能制造的主要?jiǎng)趧?dòng)力——“智能機(jī)器人”，可以增設(shè)這類背景課程。

2.2 靈活運(yùn)用教學(xué)方法、教學(xué)模式規(guī)劃教學(xué)資源

由上述分析可知，智能制造背景下工業(yè)工程的人才培養(yǎng)有必要融入一定的智能制造背景與理論，增設(shè)一定的課程，在學(xué)分、學(xué)時(shí)的限制下，如果融入的過多，傳統(tǒng)的工業(yè)工程理論會(huì)明顯縮減，就失去了工業(yè)工程的優(yōu)勢；如果融入過少，達(dá)不到智能制造的需求?？紤]到學(xué)時(shí)和內(nèi)容的矛盾性，筆者提出基于創(chuàng)新性的教學(xué)方法和教學(xué)模式，以豐富的教學(xué)資源為途徑來解決這個(gè)問題。

教學(xué)方法上。案例教學(xué)法、討論式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法等是廣泛采用的教學(xué)方法[11-12]，在工業(yè)工程專業(yè)課授課中采用這些方法時(shí)，可將智能制造的實(shí)踐案例作為素材，包括成功案例和失敗案例。對(duì)于成功案例，側(cè)重討論分析工業(yè)工程發(fā)揮的作用；對(duì)于失敗案例，著重從工業(yè)工程的角度分析討論其原因。通過這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)使智能制造的思想、知識(shí)潤物細(xì)無聲地融入到工業(yè)工程的人才培養(yǎng)中，既有利于工業(yè)工程學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)智能制造與工業(yè)工程的相關(guān)性，又有利于解決學(xué)時(shí)有限的問題。

教學(xué)模式上。隨著信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的教學(xué)模式也發(fā)生了較大變化，從傳統(tǒng)的單一課堂授課，發(fā)展出大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程（Massive Open Online Courses，MOOC）[13]、小規(guī)模限制性在線課程（Small Private Online Course，SPOC）[14]、MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂[15-18]、線上線下混合式授課等。其中，MOOC和SPOC的學(xué)習(xí)不受時(shí)空的限制，可以更好地解決學(xué)時(shí)有限的難題，同時(shí)借助MOOC和SPOC的學(xué)習(xí)拓展工業(yè)工程學(xué)生的智能制造知識(shí)。但基于MOOC和SPOC學(xué)習(xí)時(shí)，僅靠學(xué)生自主學(xué)習(xí)，不利于達(dá)成效果，在培養(yǎng)方案中可考慮設(shè)置“綜合訓(xùn)練”，指定智能制造課程模塊（“中國制造” “智能機(jī)器人”等），通過MOOC和SPOC學(xué)習(xí)相應(yīng)模塊，對(duì)所學(xué)模塊進(jìn)行總結(jié)，以撰寫論文、提交報(bào)告等方式結(jié)課，發(fā)揮考核督促作用，會(huì)收到一定的效果。對(duì)于需要深入理解的課程，還是有必要借助傳統(tǒng)課堂授課，可采用傳統(tǒng)課堂、翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合等模式授課[19-21]。上述設(shè)計(jì)，從課程的性質(zhì)、課程目標(biāo)等方面提供了不同授課模式參考，可有效減輕智能制造知識(shí)融入的學(xué)時(shí)壓力。

教學(xué)資源上。目前有關(guān)的教材、案例、資源等，對(duì)于智能制造和工業(yè)工程都是相互獨(dú)立的，如果僅靠教師自己去挖掘案例，將兩者結(jié)合，效果不甚理想。一方面，教師深入實(shí)踐的機(jī)會(huì)較少，很難深入分析兩者的關(guān)系；另一方面，教師自己去挖掘的案例，往往較零散、不全面，很難達(dá)到系統(tǒng)化。因此，急需聯(lián)合有經(jīng)驗(yàn)的工業(yè)工程專家和智能制造專家，共同編寫相應(yīng)的教材、案例集等，供工業(yè)工程人才培養(yǎng)使用。另外，應(yīng)充實(shí)智能制造的MOOC和SPOC資源，尤其是非智能制造的學(xué)生適合學(xué)習(xí)的資源，以便不同專業(yè)的學(xué)生選擇更適合的資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。好的教學(xué)資源建設(shè)，可為教學(xué)方法、教學(xué)模式的應(yīng)用提供更好的輔助支撐，在學(xué)分、學(xué)時(shí)有限的情況下，更好地達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)。

2.3 與時(shí)俱進(jìn)，不斷優(yōu)化人才培養(yǎng)方案

時(shí)代在不斷發(fā)展，技術(shù)在不斷更新，智能制造的三大核心能力內(nèi)涵也會(huì)不斷調(diào)整，高校的人才培養(yǎng)也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代需求不斷優(yōu)化。優(yōu)化的途徑可從教師視角和學(xué)生視角出發(fā)。

1）教師視角。教師可通過文獻(xiàn)追蹤、校校交流、校企交流、會(huì)議交流等方式，獲得工業(yè)工程領(lǐng)域最新的需求信息，從而不斷優(yōu)化人才培養(yǎng)方案。

文獻(xiàn)追蹤。大學(xué)的圖書館數(shù)字資源非常豐富，CNKI、萬方等數(shù)據(jù)庫中收錄了大量工業(yè)工程專家學(xué)者發(fā)表的高水平論文，數(shù)據(jù)庫更新速度很快，有些數(shù)據(jù)庫可隨雜志出版同步更新，甚至提前發(fā)表，數(shù)據(jù)庫中的文獻(xiàn)可隨時(shí)查找、下載。因此，可有效利用這些優(yōu)質(zhì)的資源，通過文獻(xiàn)追蹤的方法及時(shí)把握好時(shí)代的脈搏，掌握好工業(yè)工程專業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，不斷優(yōu)化相應(yīng)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案。

校校交流。全國開設(shè)工業(yè)工程專業(yè)的學(xué)校有250多所，教師可通過電話、網(wǎng)絡(luò)、實(shí)際調(diào)研走訪等方式，與其他院校進(jìn)行溝通交流，進(jìn)而相互學(xué)習(xí)、相互借鑒，不斷進(jìn)行優(yōu)化。

校企交流。目前很多企業(yè)都非常重視工業(yè)工程的應(yīng)用，尤其分布在長三角、珠三角一帶的企業(yè)，大多設(shè)有專門的工業(yè)工程部或精益生產(chǎn)部。教師可以走進(jìn)企業(yè)，與相關(guān)的工業(yè)工程從業(yè)者進(jìn)行溝通交流，更準(zhǔn)確地把握高校人才培養(yǎng)的著力點(diǎn)，不斷優(yōu)化現(xiàn)有的人才培養(yǎng)方案。

會(huì)議交流。工業(yè)工程應(yīng)用與推廣及人才培養(yǎng)研討會(huì)、工業(yè)工程企業(yè)應(yīng)用高峰論壇等會(huì)議每年都會(huì)定期舉辦，吸引來自眾多院校的教師及眾多企業(yè)的精英參會(huì)交流，這是一個(gè)很好的開闊視野的途徑，教師可以與工業(yè)工程專家、企業(yè)精英進(jìn)行深入交流，改進(jìn)現(xiàn)有培養(yǎng)方案的不足。

2）學(xué)生視角。教師的“教”最終是為學(xué)生的“學(xué)”服務(wù)的，因此，教師應(yīng)不斷追蹤學(xué)生 “學(xué)”的效果，發(fā)現(xiàn)課程設(shè)置、實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置等存在的問題，及時(shí)改進(jìn)，進(jìn)而不斷優(yōu)化人才培養(yǎng)方案。

在校生追蹤反饋。一方面，可圍繞課程培養(yǎng)目標(biāo)，調(diào)查每門課程的達(dá)成效果，進(jìn)而分析課程設(shè)置的合理性，對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成效果差的課程及時(shí)調(diào)整；另一方面，可從學(xué)生在校期間的實(shí)踐環(huán)節(jié)著手，主要考查學(xué)生課程設(shè)計(jì)（尤其是核心課程的課程設(shè)計(jì)）、ERP實(shí)訓(xùn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文撰寫等環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，通過調(diào)查問卷、學(xué)生報(bào)告、撰寫的論文等深入分析學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合的能力，剖析人才培養(yǎng)方案存在的不足，及時(shí)調(diào)整。

畢業(yè)生追蹤反饋。畢業(yè)生是專業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)踐者，是高校理論與企業(yè)實(shí)踐的紐帶，教師可定期對(duì)畢業(yè)生展開調(diào)查，是對(duì)高校人才培養(yǎng)最好的反饋與促進(jìn)。對(duì)畢業(yè)生反饋信息的收集，目前大多采用調(diào)查問卷的方式，隨著微信、釘釘?shù)溶浖氖褂?，教師可利用這些軟件與學(xué)生深入交流，最終分工作行業(yè)、工作年限等進(jìn)行匯總，深入分析高校人才培養(yǎng)與企業(yè)需求的差距與問題所在，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3 結(jié)束語

智能制造已成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢，作為與智能制造息息相關(guān)的專業(yè)，工業(yè)工程應(yīng)肩負(fù)起時(shí)代的重?fù)?dān)，為智能制造領(lǐng)域輸送符合時(shí)代需求的人才。筆者從工業(yè)工程的課程設(shè)置，教學(xué)方法、教學(xué)模式的運(yùn)用，教學(xué)資源的規(guī)劃等方面提出了切實(shí)可行的措施，既可為智能制造背景下工業(yè)工程的人才培養(yǎng)方案調(diào)整提供參考，又可為工業(yè)工程的人才培養(yǎng)實(shí)施提供借鑒。本著不斷優(yōu)化的理念，從教師和學(xué)生的視角提出了工業(yè)工程人才培養(yǎng)方案不斷優(yōu)化的途徑。工業(yè)工程人才培養(yǎng)不斷優(yōu)化的同時(shí)，必將更好地助力智能制造。