产业学院从“传统机械制造”到“智能制造”转型的新工科模式建设

谭华 付小全 张玉勋 刘延星

摘要粤台产业科技学院作为产教融合的探路者，为顺应高新科技发展的需求，2019年将“机械设计制造及其自动化”专业顺利转型为“智能制造”专业，并实施了招生。本研究基于新工科建设的大环境，以东莞理工学院粤台产业科技学院为先行示范样本，从培养方案转型、软硬件设施配套和产教融合度提升3个方面阐明了两种专业的柔性转型和优化建设。

关键词 智能制造 新工科建设 产业学院 转型 传统机械制造

中图分类号：G647文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.20.010

The Transformation from Traditional Mechanical Manufacture to Intelligent ManufacturingofIndustrialCollegeintheModelConstructionofNewEngineering

TAN Hua， FU Xiaoquan， ZHANG Yuxun， LIU Yanxing

（Dongguan University of Technology Dongguan， Guangdong 523808）

AbstractTo conform the requirements of high-tech development， Guangdong-Taiwan College of Industrial Science & Technology has becoming a path-breaker of theintegration of education with industry. In2019，the Industrial Collegehad implemented the major transformation from“traditional mechanical manufacture”to“intelligent manufacturing”and enrolled students. The research was based on the environment of New Engineering construction， and took“GuangdongTaiwan College of Industrial Science & Technology--Dongguan University of Technology”as a sample， illustrated the flexible transition and optimum construction of two majors from three aspects： the transition of training program， the supports of soft and hard facilities， the integration degree of education with industry.

KeywordsIntelligent Manufacturing； New Engineering Construction； Industrial College； Transformation； Traditional Mechanical Manufacture

0引言

隨着新工科概念的普及和推广，产业界人工智能和大数据得到了迅猛发展，“智能制造”已成为全国制造业的核心主轴。2015年工信部启动实施“智能制造试点示范专项行动”，部长苗圩指出“智能制造”将日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容，不仅是加快发展方式转变，促进工业向中高端迈进、建设制造强国的重要举措，也是新常态下打造新的国际竞争优势的必然选择。同时，应“中国制造2025”战略文件的部署要求，近年高校已将新兴“智能制造”专业的核心任务确定为培养学术与应用交织，理论与实践交替的为企业、社会所用的中高端人才。产业学院作为深化产教融合办学模式下的特色学院，承载着教育发展史的特殊历史使命。

新工科建设作为主动应对新一轮科技革命与产业变革的战略行动，[1，2]从服务国家政策、满足教育需求[3-7]和面向未来发展的高度上对产学结合核心专业“机械设计制造及其自动化”提出了可持续良性发展的更高要求。近半个世纪前，“机械设计制造及其自动化”一直由“传统机械制造”占据核心地位，但随着信息技术和人工智能的出现，“传统机械制造”已不能满足制造领域高新技术发展的要求，“智能”概念时被提及，为适应时代趋势和满足机械人才培育的可持续发展性，[8，9]“智能制造”替代“传统机械制造”将成为“机械设计制造及其自动化”专业转型的趋势。日本于1990年4月发起“智能制造系统IMS”，倡导展开国际合作与研究计划，同时吸引了美国、加拿大、澳大利亚等发达国家参加了此项计划。1992年“智能制造技术”作为美国新技术政策的关键重大技术的理念被大力推广，美国政府希望通过此项技术的宣传和普及打破传统工业的停滞局部，开启新型产业模式。1994年欧盟启动的新兴信息39项核心技术项目中，有3项技术——信息技术、分子生物技术和先进制造技术突出了智能制造的位置。随后，加拿大制定的“1994—1998年发展战略计划”中提出了发展和应用智能系统至关重要。我国涉及“智能制造”的研究始于20世纪80年代末期，国家将“智能模拟”列为科技发展规划的主要课题，同时国家科技部正式提出了将“工业智能工程”作为技术创新计划中创新能力建设的重要组成部分。2015年9月10日，国家工信部公布了46个智能制造试点示范项目名单。2018年，中发智造搭建了全国首家集区域化、国际化、行业化和生命周期生态服务化于一体的智能制造平台，打造了一个全新的智能制造研究院，其作用主要有分享智造头条、提供智造方案、对接国际供需、解读制造政策，全方位助力中国制造企业朝着智能制造的方向奋力转型，不断升级。[10-23]总之，随着信息化技术和人工智能席卷全球，“智能制造”将成为现代制造业发展趋势新的风向标。

除了企业界对“智能制造”的探索和追求，高校也在不断开拓智能制造的教学培育空间，实现产学研的无缝对接，最为明显的措施是部分高校近年开始增设了“智能制造”专业。[24-26]

粤台产业科技学院作为产业学院的新秀成员，正在以蓬勃的朝气茁壮成长，逐渐成为产业学院不可或缺的主力军。同时，在新工科教学理念不断深入专业课堂的大背景下，为顺应时代发展和开拓学生就业前景，实现粤台产业科技学院机械工程系重点专业——“机械设计制造及其自动化”从“传统机械制造”到“智能制造”的柔性转变势在必行。因此，本文以东莞理工学院粤台产业科技学院为标本，研究了产业学院从“传统机械制造”到“智能制造”转型的新工科模式建设，探索其发展趋势和规律，为新工科和各类产业学院产教融合的规划和建设提供了范本和借鉴。

1培养方案转型

基于产业学院师生对“机械设计制造及其自动化”专业从“传统机械制造”到“智能制造”转型规划初期的措施从两个方面执行：首先，提升了师生对转型的认知度；然后，从培养目标、毕业要求、培养计划、课程设置、教学进程、学制与学位6个要素制定了合理的培养方案。

6个要素相辅相成，融为一体。具体培养了学生在智能制造工程领域独立思考的能力；培养了学生软件编程和人工智能基础知识实操的动手能力；提升了学生人文素养，培养了学生良好的职业道德和社会责任感；培养了学生的创新力、团队力、专业力、跨界力和服务力。

2软硬件设施配套

高校实验室是产、学、研结合的重要基地，是学校培养学生创新能力，实现高水平教学、产出科研成果及服务经济建设的主要场所，因此，在产业学院“智能制造”专业转型建设中的作用显得尤为重要。由于“智能制造”专业为高新科技信息时代的新兴专业，对实验设备的科技化和利用率要求较高，因此智能实验室进行了硬件设备的科学、合理配置。设施配套另一不可忽视的关键点为师资持续引进、教师知识更新和教师政策激励等软性指标。在专业转型的模式建设中，十分重视人才的培养和师资的引进。软硬配套两方面同时进行，相互支撑促进，具体细节如下。

粤台产业科技学院每年可支配实验室建设经费高达400万元，项目负责人及团队成员对“智能制造”专业需配备的新型智能实验设备进行了合理申报和定期采购，做到实验为理论服务、理论和實验不脱节，采用“模块化分区”和“优化整合利用”相结合的方式进行。同时，软智力方面，针对“智能制造”专业，不断引进了大陆、台湾、海外三方中青年优秀教师，督促和并奖励了教师更新“智能制造”相关的前沿知识和创造应用成果。

3产教融合度提升

产教融合是产业与教育的深度合作，是高校，尤其是产业学院为提高人才培养质量而与企业开展的深度合作，产教融合度的高低可作为“智能制造”专业转型和未来发展的关键考量指标之一。

通过前期培养方案的制定，结合中期软硬件设施的配套，后期执行重点为产教融合度提升及拓展，通过融合结果获得反馈效果，反馈效果进一步指导了产教结合的兼容性和科学性，并不断改良、提升、拓展，多次循环，获得了团队满意的优化结果。

4具体实施方案

基于上述培养方案转型、软硬件设施配套和产教融合度提升3个方面的研究内容，以理念培育、产教实施、反馈推广为主线，探索和构建产业学院从“传统机械制造”到“智能制造”转型的新工科模式，其具体实施方案如下：

4.1实施方法

（1）成立了教改研究小组，以教改团队成员为主力，结合教学实际情况，制定了科学合理的教改实施方案；（2）组织了相关专业教师讨论、分析，并根据2019级智能制造班的教学效果反馈，调整、优化、制定并完善了教学计划大纲；（3）基于教学周期的不同阶段，对实施教改的学生进行了兴趣问卷调查，根据学生意向和基础进行了分组排课教学。（4）教师提前完成了每节课的备课任务，做到能良好处理可能出现的突发事件。在教师上课期间教改研究小组不定时间进行了教学观摩与考察。课后教师记录了课堂出现的及以后可能出现的问题，且每半个月进行了一次教学归纳总结。教改研究小组定期查看了教师课堂记录和课程总结，并召开了研讨会讨论交流是否达到了预期教学效果，做到计划与实施同步，实时了解了教师与学生教与学的实际情况。（5）教改研究小组进行了阶段性总结，做出了阶段性成果的科学分析与统计，并作了总结报告。总结已有的经验、反思存在的问题，实现了产业学院从“传统机械制造”到“智能制造”的柔性转型，打造了具有我校特色的“智能制造”新工科模式，形成了完善有效的教学管理体系，推动了教学活动的创新发展。同时开设了教师学生office hours，让广大教师学生畅所欲言。通过教师学生间的交流，探讨了教改的成效及存在的问题，继续推动着我校“智能制造”教学改革向纵深方向发展。

4.2关键问题

师生对“智能制造”认知度的提升。在研究规划和初期实施过程中，我院机械专业教师认识到高新技术为“机械设计制造及其自动化”专业转型的驱动力，教师主动做到了及时更新知识，让学生更好地吸收了“智能制造”的前沿知识，认识到“智能制造”将成为未来制造业发展的主流。

多学科交叉课程增设和施教。相对于“传统机械制造”，“智能制造”更加注重高新技术的融合、其学科除机械工程外，亦会涉及生物工程、信息技术、计算机科学等，因此在新培养方案首次编制和反馈改进过程中，融入了多学科交叉课程的增设和施教。

4.3技术路线

本研究以理念培育、产教实施、反馈推广为主线，其技术路线如图1所示。

5结论

本研究构建了粤台产业科技学院“机械设计制造及其自动化”专业从“传统机械制造”到“智能制造”转型的新工科模式。首先，从师生的意识形态——认知度着手，制定和完善了培养方案；然后，优化实验、师资配套设施，制定了相应的管理和激励措施；最后，以产学融合度为衡量标准，反馈、改良、提升、拓展为一体，构建了良性的优化循环体系。具体优势归纳如下：（1）有效的使学生自然融入转型的学习模式，为高层次国际化“智能制造”工程师及高端开发人才的培养提供了切实可行的方案。（2）从意识形态上把关，让师生深刻认识到“智能制造”专业教与学的重要性，一定程度上激发了教师教学和学生学习的主动性。（3）以产教融合度推广为考量标准，真正意义上将企业纳入到了教学模式中。

在新工科建设持续深化工程教育改革的重大行动计划指引下，本研究通过“理念培育——产教实施——反馈推广”3步走的方式实现了粤台产业科技学院从“传统机械制造”到“智能制造”的柔性转型，培养出了产业学院“机械设计制造及其自动化”专业符合时代特色、有效服务社会的中高端“智能制造”人才，形成了可供全国产业学院参考和借鉴的新工科模式建设范本。

资助项目：本研究获东莞理工学院2019年校级质量工程项目——教学改革项目（综合类）资助（项目名称：产业学院从“传统机械制造”到“智能制造”转型的新工科模式建设；立项编号：201902032）；获东莞理工学院2018年校级质量工程项目——教学改革项目（一般类）资助（项目名称：工业机器人双语模块化系统教学研究；立项编号：201802026）；获2020年广东省高等教育教学研究和改革项目——教学改革项目（一般类）资助（项目名称：工业机器人双语模块化系统教学研究；立项编号：粤教高函[2020]20号，序号566）

参考文献

[1]高松.实施“新工科F计划”，培养工科领军人才[J].高等工程教育研究，2019（4）：19-25.

[2]邱林润，李炳.新工科背景下应用型本科实践教学研究[J].农村经济与科技，2017（22）：224-225.

[3]周静，刘全菊，张青.新工科背景下实践教学模式的改革与构建[J].实验技术与管理，2018（3）：165-176.

[4]张大良.因时而动返本开新建设发展新工科——在工科优势高校新工科建设研讨会上的讲话[J].中国大学教学，2017（4）：4-9.

[5]吴贺俊，饶洋辉.面向新工科的大数据专业课程建设[J].中国大学教学，2019（4）34-37.

[6]赵军，申怡，夏建国.产教合作命运共同体导向的地方高校新工科建设研究[J].中国高教研究，2018（07）：79-82.

[7]杨毅刚，宋庆，唐浩.新工科培养的工程科技人才应具有经济决策能力[J].高等工程教育研究，2017（05）：38-42+71.

[8]李德毅，马楠.智能时代新工科——人工智能推动教育改革的实践[J].高等工程教育研究，2017（05）：14-18.

[9]许涛，严骊，殷俊峰.创新创业教育视角下的“人工智能+新工科”发展模式和路径研究[J].远程教育杂志，2018（1）：80-88.

[10]丁洪，杨叔子.智能制造工程的研究与发展现状[J].计算机辅助工程，1993（01）：5-13.

[11]朱剑英.智能制造的意义、技术与实现[J].机械制造与自动化，2013（03）：7-12+16.

[12]张晓峰.可重构智能制造系统的基础研究[D].南京航空航天大学，2001.

[13]何学俭，虞钢.激光智能制造系统中同步控制的实现[J].机械工程学报，2004（05）：130-134.

[14]程晓蕾，张平华.智能制造工业4.0体系下的高层次人才培养模式分析[J].科教文汇，2015（7）：50-51.

[15]王喜文.从德国工业4.0战略看未来智能制造业[J].中国信息化， 2014（15）：8-9.

[16]孔德龙，孙向博，陆迪.机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用研究[J].科技资讯，2016（17）：52-52.

[17]吕瑞强，侯志霞.人工智能与智能制造[J].航空制造技术，2015（13）： 60-64.

[18]陈肇雄.工业互联网是智能制造的核心[J].中国信息化，2016（1）：7-8.

[19]李辉.探究机电一体化技术在智能制造中的应用[J].建材发展导向，2016，14（7）：334-335.

[20]Camarinha-Matos， Luis M， Afsarmanesh， Hamideh， Marik， Vladimir. Towards Intelligent Manufacturing Systems.[C]//1998.

[21]HideoSetoya.History and review of the IMS（Intelligent Manufacturing System） [C]// 2011 IEEEInternational Conference on Mechatronics and Automation. IEEE， 2011.

[22]Roland Burns. Intelligent manufacturing[J]. Aircraft Engineering& Aerospace Technology， 1997（5）：440-446.

[23]Janardan Kulkarni， Hamid R. Parsaei. Information resource matrix for production and intelligent manufacturing using genetic algorithm techniques[C]// Proceedings of the 14th annual conference on Computers and industrial engineering. Pergamon Press， Inc.1992.

[24]朱向陽.实现智能制造，人才培育先行[J].上海经济， 2015（09）： 31-32.

[25]张国新.产教深度融合智能制造实训基地建设方案的探索[J].机械职业教育，2017（9）：32-34.

[26]韩景春.智能制造产教融合联盟成立大会隆重召开[J].金属加工（冷加工），2017（7）：16-16.