工业4.0背景下职业学校五年制机械制造及自动化专业人才的工作岗位探讨

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(天津市仪表无线电工业学校，天津 300350)

在2015年，中国政府制定了“工业4.0”战略规划中国版——“中国制造2025计划”。“中国制造2025”是立足于世界制造业发展趋势和中国科学技术进步和发展要求，结合对世界有重大影响的“工业4.0战略”，对中国制造业进行重大部署，以促进制造业质量和技术的全面提高，扭转“大而不强”的中国制造业现状。经过10年的努力，该计划将使中国制造业到2025年成为世界最强大的制造业之一；它也为到2045年成为引领世界制造业的伟大国家做了基础准备。推进工业4.0战略是科学技术新的跨越，从历史上看，必将在发展方式上对传统产业构成革命性和颠覆性的改变。

一、工业4.0的内涵

工业4.0基于先进制造技术的发展，以及数字化、网络和智能的发展和应用。工厂实现智能制造，极大地提高产品生产效率及其创新程度，并且规模化产品制造以及非规模化产品定制均能同时适应和得以实现。工业4.0的实施是基于一个智能网络，其中包括各种传感器件、置于各个执行终端的系统、用于实现智能控制的系统、适于通信设施的系统CPS(信息物理融合系统)等。它实现了人及生产设备的互联与集成。以数字化、智能化和网络技术方式实现工作人员间、工作人员与生产设备间、设备与设备之间以及各种服务间的互通信息，实现了从开发产品、制造加工以及各项服务方面的数字、智能和网络的完全融入。

工业4.0主要包括三大主题，分别为智能生产、智能工厂和智能物流。

智能生产是人借助机器设备的智能系统所进行的生产方式，这个智能系统具备专业生产专家能力和智能机器功能。它将具备生产过程中的一切智能活动，比如推理分析、判断决策、部分地代替人脑的劳动，进而扩大或取代人的脑力劳动。与传统的自动化制造概念相比较，它表现出灵活性、集成度和智能性更强的特点。

智能工厂指的是，在工厂运行中应用互联网物联网和大数据云计算技术，对设备广泛运用传感监控技术，使智能化设备正常工作，并实时查看工厂运营中的所有信息。而智能物流则是在智能工厂中，依托互联网实现各方面资源运用的高效益、资源合理高效配置，对工厂实现智能管理，对整个产品进行全面物流支持，达到高效高质量的工厂管理目的。

总之，工业4.0的益处在于，一方面，通过数据化网络化的智能制造，缩短了从产品设计到产品制造各环节之间的时间消耗，新产品得以快速进入市场；方便产品零件配置，减少库存量及成本；尤其是能便利实现产品个性化定制和提供现代文明制造的主动的、透明的、诚信的服务。另一方面，通过数据化网络化的智能制造、机器人及自动化智能装备的广泛应用，提高产品质量，提高生产效率，降低成本，促进更大的产品需求；员工岗位角色发生变化，改进了工作形式和提升了工作价值，也相应拓展了更多的就业机会。最终促进制造业走向中高端，增强竞争优势。

二、机械制造业的装备分析

(一)机械制造行业中数控机床加工

机械制造行业中数控机床是重要的基础装备，是工业4.0推进中的重要标志之一。随着工业4.0的发展，数控装备的柔性制造系统的快速发展以及计算机集成系统的不断成熟，从经济型数控机床、中档数控机床到高端数控机床，数控加工技术日趋完备。数控机床控制系统的硬件集成度越来越高，硬件功能的性能可靠性随之增强，并且硬件功能更多取向软件化，实现控制功能更大扩展，数控机床具有自诊断功能，并且实现在线诊断和脱机诊断等，各种诊断程序可将系统软件、硬件及各种外部设备实现故障诊断，还可对重要部件的故障进行诊断及自处理和状态恢复。通过传感监测技术广泛运用，实现各种意外情况的安全保护。数控机床的结构进一步小型化和智能化，并且完备的诊断系统使得数控机床的操作与使用更容易掌握。在加工程序编制方面，随着CAD/CAPP/CAM深度完善，自动编程方法趋于成熟，过程参数设置将直接从系统使用中的CAPP(计算机辅助工艺设计)数据库获得，并生成完整的加工程序。在切削方面，凭借高速度高精度多功能化，数控机床运行性能更加优越，可在同一机床进行车削，铣削，钻孔，镗孔，铰孔，铰孔和攻丝。并还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一个零件的多部位进行多方式的切削。有一个处理例子，呈现高端制造的图片，画面显示工作人员只需为其送上钢锭以及启动加工就行了，几分钟后自动输出复杂的连杆工件，这个数控机床就是一个工业机器人。数控系统联网实现机器间的数据通讯和多重集中控制。数控加工技术如此完备，结合先进的制造理念，即：将柔性生产技术和专业技术人员与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过建立的通用基础设施(平台)，它能快速响应迅速变化的市场需求和市场进展，而这是工业4.0所要达到的目的之一。数控机床具有卓越的灵活性，自动性能好，精度稳定精确，功能灵活多样，为推动数字化，信息化和智能化应用的深入起到基础保障。

工业4.0对数控机床加工来说，是包含嵌入式系统的数控机床加工向包含信息网络平台的CPS(信息物理融合系统)演化。在生产运行中，自动获取数据，通过CPS的网络大数据分析、预测、调整，再经过系统工艺优化等智慧活动，使加工过程连续稳定、可靠、高效。通过数据化网络化的智能制造，缩短了产品制造周期，提升了新产品进入市场的速度，以及满足客户个性化要求，降低库存成本。实现小批量、个性化、快速生产，并且在产品信息全数据化的支持下形成全新的产品和服务。

(二)机械制造规模化生产流水线

工业4.0背景下的机械制造，不仅是技术的升级和生产过程的转型，而且是生产管理和生产组织结构的转变，或是生产关系和生产方式的转变。传统的大规模工业化生产方式，比如流水线上生产大批量同一产品，工作人员分布在生产线上的固定岗位，做重复性的操作，只需掌握岗位操作技能。而在工业4.0的智能工厂中，生产方式柔性化和广泛运用制造模块，使得制造生产线岗位工作要求发生巨大改变。通过预设置控制程序，由各种机械手自动装配不同元件，生产各具特性的产品。生产线是动态的，生产方式模块化的，动态配置各种模块生产出多种产品，而且可随时变更设计方案，生产满足个人需求的个性化产品。比如，有些汽车公司已经制定全新的生产战略，生产线以模块化横向矩阵方式，实现通过部件参数标准化达到一条生产线生产出任何款型的汽车，从而快速适应市场之多样需求。智能制造流水线变革，使原来的流水线一部分员工成为规划和指挥智能设备的管理者，另一部分员工成为智能设备生产的协调、评估和服务者，熟练的工作被机械手、机器人取代。并且汽车销售实现订单式销售，汽车装配追求的是整个工厂干净整洁，看不到仓库，实现工厂的零库存。从生产车型的确定、供应商将零件交到装配线上的指定点、开始装配、整车配送等，生产链极为快捷。非但如此，加工厂所有资源和能力通过平台化的方式与全球分享，通过大数据分析计算，所有的零部件部门不需要任何的库存。这种生产方式得以实现，这是因为网络化使所有的物流都在线，通过CPS(信息物理融合系统)形成一个智能网络。生产方式柔性化后，用户关系灵活。通过个性定制需求的客户与工厂(C-to-M)或电子商务服务商与工厂(B-to-M)来完成，工厂的效能得到极大的改造，工厂实现真正的变革。工业4.0下的智能生产、智能工厂和智能物流支持这些变化。

三、职业学校五年制机械制造及自动化专业的工作岗位变化分析

纵观专业人才培养方案，现行职业学校五年制机械制造及自动化专业主要面向一般机械设计与制造，机械设备运行和管理，经营与销售等领域。可从事普通机床加工、机械加工工艺编制，数控机床操作、数控加工程序编制，生产管理等。其优势在于具备较高水平的机床实际操作技能。该专业毕业生适宜企业岗位是普通数控车床操作工、普通数控加工中心操作工、传统流水线操作工、一般机械制造技术员等。从近几届毕业生的情况看，在除去许多从事与专业相关度不高的工作之外的就业岗位中(不包括常规的经营、管理、服务等)，大部分工作都集中在使用专业知识和技能上。涉及到的岗位有数控车床、数控铣床、普通车床和普通铣床，以及通用机械设备装配线的基本操作等。然而，工业4.0背景下，机械制造工厂的生产方式发生变化，从产品开发、实验、生产规划、物流、产品制造及服务均由软件及网络组织，其过程管理形式均为网络化数据管理。对于该专业的常规经营、管理、服务工作，从线下走到了线上且是数据化、智能化。对于该专业的典型工作岗位——机械制造行业中数控机床加工、机械制造规模化生产流水线等已然是重复性的熟练的体力和脑力工作不断被智能机器所替代，智能化设备进行常规的生产不用人看守，设备可自主运转生产典型的定制化产品。比如：数控加工中的加工工艺与编程环节已大大降低了技能要求，代之以计算机加工工艺辅助设计与自动编程，并且网络也成为获得加工程序等重要资源渠道。工作岗位的责任主要集中在维护、协调、服务等业务上，产生更高的效率和更多的价值。在流水线岗位上不再从事熟练的或重复的技能操作，而是要完成智能机器难以完成的工作，要担当更具挑战的角色，需要应对复杂系统而做出正确决定以及协调各方的工作。在智能制造新的生产方式中，原来操作者的角色发生较大的改变，由操作者转变为智能设备及工业机器人的管理者。检测、监督和协调智能设备及工业机器人的运作；也会参与设备运行规划、决策和评估；要对智能设备进行保养和维护；并且还将会涉及企业的物流管理与协调、人机互动。

另外，智能制造下，机械加工设备的自动化、数字化、智能化，使得加工技能掌握越来越方便，要求更多的是加工准备、软件使用、设备维护和管理，许多其他种类数控加工设备操作、运用可成为该专业的常规工作岗位必要补充，工业4.0背景下，扩展专业岗位范围，增加职业张力和岗位迁移能力是可行途径，数控电加工机床以及3D打印设备都是合适的工作岗位。

职业学校五年制机械制造及自动化专业人才的工作内涵的变化，反映出工作岗位需要更加宽泛装备技术知识和综合素质及能力。此研究为专业建设给出提示，要在原有基础上做相应补充，也成为专业人才培养方案修正之依据。