基于復(fù)合型人才需求的校企協(xié)同案例教學(xué)模式研究與實(shí)踐

呂志軍，王慶霞，季 霞，黃 曦，楊光輝

（1.東華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，上海 201620；2.上海精星倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備工程有限公司，上海 201611）

0 引言

21世紀(jì)世界各國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)結(jié)構(gòu)正悄然經(jīng)歷著深度變革。現(xiàn)代物流業(yè)作為我國(guó)的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，為支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮了不可或缺的積極作用[1]。伴隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，智能物流逐漸成為智能制造系統(tǒng)的核心要素之一[2-4]。與此同時(shí)，教育部提出“卓越計(jì)劃2.0”，旨在培養(yǎng)造就創(chuàng)新能力強(qiáng)、能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展需要的一大批懂技術(shù)、會(huì)管理的復(fù)合型工程技術(shù)人才，其特點(diǎn)在于行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過(guò)程、學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才、強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目管理能力和工程創(chuàng)新能力等。

案例教學(xué)作為一種理論與實(shí)踐、知識(shí)與技能相結(jié)合的教學(xué)方法，凸顯專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)特色，在教學(xué)實(shí)踐中被證明是行之有效的教學(xué)方法之一，目前已成為專業(yè)學(xué)位研究生人才培養(yǎng)的重要組成部分。澳大利亞學(xué)者Corinna[5]將數(shù)字化車間中的移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同調(diào)度問(wèn)題引入案例教學(xué)，使學(xué)生掌握了探究式學(xué)習(xí)的基本方法；新冠疫情反復(fù)沖擊下，馬來(lái)西亞學(xué)者Azlan[6]采用線上案例教學(xué)方法為研究生講解醫(yī)療物理方面的基本知識(shí)和技能。國(guó)內(nèi)不少教學(xué)單位結(jié)合各自專業(yè)特點(diǎn)也積極開展研究生教學(xué)改革實(shí)踐。例如，唐麗敏[7]基于教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)實(shí)踐，探討了物流工程專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)思路。劉偉成[8]對(duì)工程碩士資源庫(kù)建設(shè)的意義、現(xiàn)狀與問(wèn)題以及建設(shè)的原則和策略進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，明確了物流工程碩士課程案例教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)的主要方向。楊昆[9]將Flexsim等仿真軟件融合到課程的實(shí)踐教學(xué)中，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、課程設(shè)計(jì)和案例庫(kù)，為鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力提供了幫助。李睿[10]應(yīng)用Web信息抓取技術(shù)輔助案例庫(kù)建設(shè)，為案例庫(kù)建設(shè)提供新的技術(shù)手段與方法，對(duì)開展線上案例教學(xué)起到了促進(jìn)作用。

疫情常態(tài)化防控背景下，線上教學(xué)或線上線下混合式教學(xué)已成為目前研究生教學(xué)實(shí)踐中的首選。但受傳統(tǒng)觀念、行為模式以及平臺(tái)資源的束縛，如何激發(fā)企業(yè)參與人才培養(yǎng)的積極性，各取所長(zhǎng)并有效整合利用，提高混合式案例教學(xué)質(zhì)量仍然需要不斷探索。以面向企業(yè)急需的高素質(zhì)復(fù)合型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，東華大學(xué)與上海精星倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備工程有限公司發(fā)揮產(chǎn)教融合優(yōu)勢(shì)，通過(guò)“物流與供應(yīng)鏈管理”課程開展了協(xié)同育人案例教學(xué)實(shí)踐。

1 智能制造對(duì)物流專業(yè)人才的需求

目前，智能制造的應(yīng)用型崗位主要有精密數(shù)控裝備升級(jí)、智能倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)升級(jí)、高性能制造工藝升級(jí)、工業(yè)軟件使用與維護(hù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與云平臺(tái)這5大發(fā)展方向，涉及20多個(gè)相關(guān)具體工作崗位。當(dāng)前及未來(lái)一個(gè)時(shí)期高等教育的一項(xiàng)重要任務(wù)就是為智能制造產(chǎn)業(yè)輸送能深度掌握綜合性智能制造專業(yè)理論、裝備技術(shù)研發(fā)以及管理技能的“頂梁柱”式人才。新基建牽引智能制造產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，物流工程領(lǐng)域高素質(zhì)人才需求強(qiáng)勁，包括：

（1）智能物流技術(shù)研發(fā)人才需求。智能物流不僅僅需要各種智能設(shè)備設(shè)計(jì)師，更多的是缺乏算法工程師，因此，市場(chǎng)對(duì)此類技術(shù)研發(fā)人才的需求不斷增加。這類的需求大多對(duì)人才的學(xué)歷、技術(shù)水平、經(jīng)驗(yàn)都有較高的要求。

（2）設(shè)備維護(hù)與技術(shù)服務(wù)人才需求。在各大企業(yè)發(fā)布的需求信息中，越來(lái)越多涉及智能化物流裝備的應(yīng)用、維護(hù)等方面的需求。這類崗位的技術(shù)性難度中等，企業(yè)對(duì)這類崗位的學(xué)歷要求也不高；不過(guò)相比較而言，更加注重的是專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)以及實(shí)踐操作能力。

（3）復(fù)合型高端人才需求。智能物流技術(shù)覆蓋面非常廣泛，包括高端裝備設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能控制等內(nèi)容，它的良好運(yùn)營(yíng)離不開復(fù)合型人才。因此，對(duì)具備物流裝備基礎(chǔ)知識(shí)與人工智能技術(shù)相結(jié)合等復(fù)合背景的高端人才需求十分強(qiáng)勁。復(fù)合型高端人才的專業(yè)知識(shí)要求不再停留在掌握一般倉(cāng)儲(chǔ)物流基礎(chǔ)知識(shí)的階段，還包括對(duì)數(shù)字孿生、機(jī)器人、5G通訊以及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)制造技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用；專業(yè)能力則需要在社會(huì)能力、行為能力和個(gè)人能力的基礎(chǔ)上，全面提升對(duì)智能物流專業(yè)技術(shù)的掌握，包括協(xié)同決策能力以及優(yōu)化調(diào)度能力。對(duì)綜合素質(zhì)的要求則更加全面，例如創(chuàng)新能力、合作能力、大數(shù)據(jù)思維以及技術(shù)協(xié)同思維等高端物流人才素養(yǎng)要求會(huì)更高。

2 校企協(xié)同高素質(zhì)育人案例教學(xué)總體模式

企業(yè)參與的積極性是產(chǎn)學(xué)研合作與校企協(xié)同育人的關(guān)鍵因素，而企業(yè)參與產(chǎn)學(xué)研合作的初衷及終極目的是基于其利益與發(fā)展所決定的。滿足企業(yè)用人需求是校企合作的前提和基礎(chǔ)，也是專業(yè)碩士實(shí)踐能力培養(yǎng)的關(guān)鍵。因此，智能物流應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，首先應(yīng)該樹立以企業(yè)需求為導(dǎo)向，以知識(shí)傳授為中心和以學(xué)生素質(zhì)教育為中心相結(jié)合的人才培養(yǎng)理念，注重學(xué)生的個(gè)性化和差異化發(fā)展、創(chuàng)造性和創(chuàng)新性思維能力的培養(yǎng)，學(xué)生要既能從事倉(cāng)儲(chǔ)物流技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)與維護(hù)，又能運(yùn)用仿真模擬、大數(shù)據(jù)分析、智能算法與互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新思維從事智能物流背景下的數(shù)字化裝備研發(fā)、系統(tǒng)規(guī)劃與系統(tǒng)優(yōu)化等技術(shù)含量要求較高的工作。

“物流與供應(yīng)鏈管理”是東華大學(xué)面向工程管理（機(jī)械工程方向）專業(yè)學(xué)位研究生開設(shè)的一門專業(yè)必修課。課程兼顧物流技術(shù)、裝備設(shè)計(jì)、人工智能與系統(tǒng)運(yùn)維等學(xué)科交叉的前沿性和實(shí)踐性，教學(xué)的重點(diǎn)是物流工程領(lǐng)域中普遍運(yùn)用的科學(xué)技術(shù)、系統(tǒng)裝備設(shè)計(jì)及供應(yīng)鏈管理方法，課程特點(diǎn)在于實(shí)踐性強(qiáng)、知識(shí)面廣、內(nèi)容多。為解決混合式案例教學(xué)中普遍存在的手段和內(nèi)容單一、知識(shí)結(jié)構(gòu)碎片化以及企業(yè)參與積極性不高等共性關(guān)鍵問(wèn)題，校企合作探索適合混合教學(xué)模式案例庫(kù)建立的方式方法，針對(duì)企業(yè)實(shí)際需求開展案例教學(xué)實(shí)踐，校內(nèi)教師負(fù)責(zé)精心組織策劃線下教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式，研究采用多場(chǎng)景虛實(shí)融合技術(shù)與手段，增強(qiáng)案例教學(xué)過(guò)程中教師學(xué)生的互動(dòng)感與沉浸感；校外導(dǎo)師依據(jù)教學(xué)大綱，重點(diǎn)負(fù)責(zé)開放式線上工程案例庫(kù)建設(shè)以及學(xué)生動(dòng)手分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，突出案例的典型性與可操作性，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，其總體框架如圖1所示。

3 案例庫(kù)建設(shè)及其教學(xué)實(shí)踐

結(jié)合東華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院（下稱“我院”）在產(chǎn)學(xué)研合作及倉(cāng)儲(chǔ)物流研究方向的優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)在生產(chǎn)物流方面積累了較多應(yīng)用實(shí)例，例如，搬運(yùn)機(jī)器人調(diào)度、工業(yè)貨架質(zhì)量檢測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流規(guī)劃等。通過(guò)總結(jié)和篩選當(dāng)前行業(yè)中生產(chǎn)物流及供應(yīng)鏈管理所涉及的共性問(wèn)題，并結(jié)合現(xiàn)有人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)，從問(wèn)題分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、算法選取、仿真測(cè)試等環(huán)節(jié)進(jìn)行具體教學(xué)案例庫(kù)構(gòu)建，突出案例的啟發(fā)性與可操作性。以物流與供應(yīng)鏈管理基本理論知識(shí)為基礎(chǔ)，以實(shí)踐與創(chuàng)新思想為主導(dǎo)，以培養(yǎng)具備良好職業(yè)素養(yǎng)、能夠解決實(shí)際問(wèn)題的高層次專業(yè)人才為目標(biāo)，結(jié)合領(lǐng)域內(nèi)重點(diǎn)問(wèn)題或?qū)嵺`中代表性問(wèn)題擬定案例庫(kù)建設(shè)主題，以案例庫(kù)系統(tǒng)化、模塊化、精細(xì)化設(shè)計(jì)為原則，注重案例的針對(duì)性、時(shí)效性、梯度性、啟發(fā)性與實(shí)用性的相互統(tǒng)一，為通過(guò)不同的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)共享開展混合式案例教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

案例庫(kù)建設(shè)的實(shí)施過(guò)程包括主題擬定、素材收集與企業(yè)調(diào)研、撰寫案例、補(bǔ)充相關(guān)材料等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我院積極利用產(chǎn)學(xué)研合作渠道，實(shí)地考察、訪談、調(diào)查等方式有目的、有計(jì)劃、系統(tǒng)地收集物流有關(guān)的上下游企業(yè)供應(yīng)鏈實(shí)際建設(shè)以及人才需求情況，征集不同類別企業(yè)真實(shí)的生產(chǎn)物流及供應(yīng)鏈管理案例，參照職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）和真實(shí)的企業(yè)高級(jí)職位需求，匯集整理成相應(yīng)的教學(xué)素材。不過(guò)一般而言，來(lái)源于企業(yè)生產(chǎn)建設(shè)、研究設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)管理等工程項(xiàng)目一線的案例素材可能并不適合直接用于教學(xué)，需要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)對(duì)企業(yè)案例進(jìn)行甄選與提煉，優(yōu)先選擇科技成果轉(zhuǎn)化成功的案例，使案例素材盡可能發(fā)揮最大的價(jià)值?！拔锪髋c供應(yīng)鏈管理”課程案例庫(kù)涉及搬運(yùn)技術(shù)與裝備設(shè)計(jì)、倉(cāng)儲(chǔ)管理技術(shù)與設(shè)備、分揀技術(shù)及設(shè)備、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)等4大核心主題。為了提高案例庫(kù)在混合式教學(xué)中的應(yīng)用效果，不同的案例采用不同的形式呈現(xiàn)，例如圖片、視頻、文本、虛擬仿真等。案例基本素材要盡可能充實(shí)完備，做到背景生動(dòng)真實(shí)，知識(shí)點(diǎn)粗細(xì)均衡，數(shù)據(jù)翔實(shí)全面，任課教師可根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)及混合式案例教學(xué)之需進(jìn)行二次開發(fā)，其中典型工程案例包括：

（1）多環(huán)行穿梭車優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題的自學(xué)習(xí)算法。分析研究環(huán)形穿梭車的工作特點(diǎn)和調(diào)度策略，同時(shí)考慮其起停、等待、復(fù)合作業(yè)對(duì)搬運(yùn)能力的影響，創(chuàng)建環(huán)形搬運(yùn)作業(yè)的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上提出基于自學(xué)習(xí)和改進(jìn)遺傳算法的環(huán)形實(shí)時(shí)調(diào)度算法，討論調(diào)度算法的編碼、選擇、交叉變異操作規(guī)則方法，提出改進(jìn)種群和妥協(xié)解的專家?guī)熳詫W(xué)習(xí)方法，提高計(jì)算速度。通過(guò)計(jì)算仿真，驗(yàn)證模型和自學(xué)習(xí)算法的可行性和有效性。

（2）非連續(xù)截面薄壁立柱穩(wěn)定性預(yù)測(cè)方法。影響薄壁多孔立柱穩(wěn)定性能的因素較為復(fù)雜，已有的研究更多地考慮了截面的連續(xù)屬性，而對(duì)于工程上常見(jiàn)的非連續(xù)截面（如孔洞尺寸）則討論較少。基于立柱力學(xué)性能試驗(yàn)及有限元物理模擬，采用基于XGBOOST 和SHAP 的智能計(jì)算方法，建立立柱穩(wěn)定性認(rèn)知預(yù)測(cè)模型，調(diào)試模型結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有良好的預(yù)測(cè)能力。以此為基礎(chǔ)，深度挖掘并認(rèn)知影響立柱穩(wěn)定性的主要因素及規(guī)律，驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型的可行性與有效性。

（3）四向車密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)備配置選優(yōu)。以Flexsim倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)性能仿真模型為基礎(chǔ)，以單次任務(wù)平均作業(yè)時(shí)間為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別研究庫(kù)存規(guī)模、貨架整體布局、四向車運(yùn)行參數(shù)以及系統(tǒng)作業(yè)模式對(duì)于系統(tǒng)作業(yè)效率的影響；考慮四向車換層作業(yè)并結(jié)合主要設(shè)備的空閑率指標(biāo)，優(yōu)化選配四向車以及提升機(jī)的數(shù)量與性能，在滿足用戶出入庫(kù)基本需求的基礎(chǔ)上，整體上提高設(shè)備利用率、降低設(shè)備資金投入。

4 結(jié)語(yǔ)

基于企業(yè)用人需求和實(shí)際工程項(xiàng)目聯(lián)合開展專業(yè)學(xué)位碩士研究生案例教學(xué)，激發(fā)了企業(yè)參與聯(lián)合培養(yǎng)的積極性，充分發(fā)揮了高校幫助企業(yè)解決技術(shù)難題的人才、成果優(yōu)勢(shì)，使高校老師能夠通過(guò)橫向項(xiàng)目合作積極參與企業(yè)的項(xiàng)目研發(fā)，并進(jìn)一步積累案例教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，高校為地方服務(wù)的主動(dòng)性大大增強(qiáng)。百年變局與世紀(jì)疫情相互交織背景下，高校更需要與企業(yè)強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研合作，精心準(zhǔn)備案例教學(xué)資料，針對(duì)性開展智能物流領(lǐng)域高素質(zhì)復(fù)合型人才的培養(yǎng)，幫助專業(yè)碩士研究生經(jīng)過(guò)“物流與供應(yīng)鏈管理”課程學(xué)習(xí)深入一線，對(duì)企業(yè)研發(fā)與管理工作過(guò)程產(chǎn)生新的認(rèn)知，使其技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)得到強(qiáng)化，職業(yè)素養(yǎng)得到進(jìn)一步提升，最終成為智能制造行業(yè)急需的中堅(jiān)力量。