基于工业互联网的产教融合实训体系探讨

何小梅 余周武

(湖北省水利水电职业技术学院，湖北 武汉 430072)

1 建设背景

随着国际经济环境的变化与国家战略的调整，能源革命和新材料、新一代信息技术的不断突破，我国加速实施“中国制造 2025”战略，加快实现制造强国的战略目标，对高技术技能、应用型人才的需求不断加大。深化产教融合，促进教育链、人才链与产业链、创新链有机衔接，是推动教育优先发展、人才引领发展、经济高质量发展相互贯通、相互协同、相互促进的战略性举措。2020年4月13日，习近平总书记对职业教育工作作出重要指示强调，在全面建设社会主义现代化国家新征程中，职业教育前途广阔、大有可为。要坚持党的领导，坚持正确办学方向，坚持立德树人，优化职业教育类型定位，深化产教融合、校企合作，深入推进育人方式、办学模式、管理体制、保障机制改革，稳步发展职业本科教育，建设一批高水平职业院校和专业，推动职普融通，增强职业教育适应性，加快构建现代职业教育体系，培养更多高素质技术技能人才、能工巧匠、大国工匠。

2 产教融合实训体系建设思路

2.1 打造基于“5G+人工智能”的工业互联网数智院校实训中心

以市场化的工业互联网平台为底座的体系架构，整合5G、人工智能、边缘计算、大数据等核心技术，构建工业互联网数智院校实训中心，实现设备接入，数据的采集、存储及应用。实训中心以“线上+线下”相结合的方式，线上主要依托工业互联网产学研创综合平台，线下通过建设实训中心云制造示范线，示范线覆盖规划、设计、生产管理、生产执行、服务全生命周期的各个环节，业务领域涵盖电子器件、电力电子、汽配橡塑、装备制造、模具制造、有色金属、石油化工、机加、物流、仓储、质检等热门业务场景，验证基于“5G+人工智能”的工业互联网系统体系架构和关键技术的正确性、有效性和先进性，也为相关新技术的迭代更新提供实验依据和验证环境，为校企融合提供必要的实训场景。

2.2 构建基于工业互联网的科研、教学体系

构建工业互联网云制造示范线，基于地方经济需求及学校特色的科研、教学体系，开设系统设计及仿真、数字孪生、物联网平台接入与应用、面向边缘计算的智能网关技术、工业应用软件容器化部署、基于工业大数据的生产过程运营优化、VR及AR技术和云制造系统级软件等教学培训课程，重点围绕工业大数据应用等重点方向进行科研突破，形成具有特色的科研教学体系，打造差异化人才培养模式，更好适应未来企业转型升级需求，提高学生就业水平。

2.3 探索基于工业互联网云平台的社会服务模式

通过工业互联网产学研创综合平台建设，实现基于云平台的资源共享、能力协同，形成学校与企业间的协同效应，帮助中小企业落地实现基于云端的设计工艺协同、优化，实现基于图文档的协同、模型的协同，可完成跨企业协同场景下，基于模型的协同签审业务，并且保持产品结构的一致性，帮助中小企业完成小批量试制工作，实现基于云平台的社会化协同制造，探索基于云平台的社会服务，构建结构合理、智能配套的工业体系与产业生态。

3 建设特色

基于对国家政策深度理解与学习，结合自身作为国内工业互联网领先企业对整体行业趋势的引领作用，打造人才链、产业链、创新链、教育链的产教融合示范试点，应具有以下六大特色：

3.1 多主体协同

本着校企合作的原则，无缝衔接市场需求，打破围城，探索多主体协同的现实路径。合作双方必须树立和践行“共建、共享、共管、共推”的理念，发挥“企业+学校”主体作用，提高学校师生当下工业互联网发展意识；开展工业互联网教育，加强工业互联网基础设施建设，增强全社会、企业、高校工业互联网观念。

3.2 示范性

根据完善的模型库积累及云平台建设经验，融合算法模型、产线模型、流程模型、组态模型等，完整展示当今技术条件下可实现的“产教融合”标准范式，为工业互联网产教融合提供示范引导。

3.3 创新性

引进先进教育理念、教育方法，满足先进制造业人才发展支撑。创新行动要做到四个新。其一，运用新思维，尤其是目前大数据、云计算、人工智能的发展过程中，运用新思维，探索新模式，营造新场景。现在的“90、95后”的大学生，有自身的优势，他们掌握新技术非常快，互联网能力强，关门办学是不行的，校企合作是内生动力，构建开发、跨界、融合的教育产业，才能真正地扬长避短，因材施教，因势利导，适应新生代的需求。其二，互联网思维。在互联网时代，新技术应用过程中，会催生新的教育形式，高校如何通过产教融合，构建新业态、新场景是非常现实的问题。其三，新业态思维。抓住大数据、人工智能新技术、新业态带来的新机遇，借鉴新型业态形成的机制，反思自身的现实问题，构建与社会经济发展需求相适应的大学生态。其四，新平台思维。现在大学构建的产教融合平台、校企合作构建的共融共生平台，本身就是一种载体，一种环境，一个生态圈，特征就是跨界、融合、开放，通过共融、共生产生倍增放大的效应，最后实现要素集聚，协同创新、合作育人功能。实际上，教育部学校规划建设发展中心在推动地方高校转型发展过程中，就是在构建一个新型的产教融合集成平台。

3.4 综合性

高职院校建立校内实训基地，集生产、教学、科研和培训为一体，不仅成为了培养学生职业素养的基础性平台、提升专业技能的实践性平台，更是服务社会的平台。职业技能培训鉴定的服务平台和提升职业院校应用科研能力的科研平台，彰显了新时代职业教育的特色。

3.5 教育认证

职业教育的重要使命之一，就是为经济社会发展提供能够满足其需求的实用性人才，并使这些人才具备可持续发展的能力。目前，现代农业、先进制造业、现代服务业和战略性新兴产业的技术技能人才缺口巨大，结构性就业矛盾日益突出。职业院校必须加大人才培育力度，改革教育教学体系，适应快速增长的人力资源需求。“1+X”证书制度的推行，必将提升我国职业院校学生的就业竞争能力和院校的人才供给能力，增强职业院校的市场吸引力，为推动我国职业教育的深入改革提供持续动力。

3.6 市场性

国家发展改革委、教育部印发的《建设产教融合型企业实施办法(试行)》明确，进入产教融合型企业认证目录的企业，将被给予“金融+财政+土地+信用”的组合式激励，并按规定落实相关税收政策。建设产教融合型企业的政策设计的出发点和落脚点，就是要有效引导和充分激发企业的内生动力，形成“先行者先受益”的政策激励效应，把数以万计的产教融合型企业打造成为支撑高质量发展的市场主体。既补齐教育人才短板，也补齐产业创新短板。

4 实训体系

4.1 企业视角的应用

(1)云端业务工作室。云端业务工作室围绕核心企业与上下游企业在线采购与销售业务，梳理关键流程，逐一打通关键环节，实现企业交易流程支持系统作为平台产品的核心场景全贯通：打通线上合同的“对接、商签、履约、结算”业务流程和电子签章服务；打通财务、税务、物流等业务流程，为购销的云端业务开展提供支撑。有效提升供应链配套效率、扩展企业销售渠道、降低成本、提高效率，推动企业间信息互联互通。云端业务工作室支持的交易标的物主要分为实体产品与非实体服务两种，涉及实体产品交易的业务命名为外购业务；涉及非实体服务交易的业务命名为外协业务。

(2)云端应用工作室。云端应用工作室软件是支持企业应用本软件进行企业制造全过程管理的系统。其作用在于支持企业内业务层各个部门用户，实现企业生产制造各环节的业务协同、对企业产品全生命周期流程的过程管理；支撑生产制造过程与业务管理的深度集成；实现对生产要素高度灵活的配置，企业智能制造、云制造的升级改造。基于先进理念，打通产品全生命周期流程和数据，实现设计研发、生产制造和运营管理的有效集成，构建模型驱动的协同研发制造模式，辅助企业形成跨企业、跨专业基于知识的数字化协同设计、协同试验和协同制造能力。云端应用工作室以制造为核心，覆盖设计、制造、生产、试验、维修等具体制造过程，通过打通全链条业务流程，支撑企业定制、设计、研发、试验及售后制造服务能力，包括企业间协同制造全流程支持。

4.2 虚拟工厂仿真服务

利用虚拟现实技术和仿真技术，通过在云平台上构建与实际工厂中物理环境、生产能力和生产过程完全对应的虚拟制造系统。在打通数据链条的基础上，对接物理生产线、信息化系统实时数据，实现虚拟工厂数字孪生(Digital-Twin)系统的构建和运行，提供一种集产线改造/规划、产品生产指导和监控、营销、售后培训于一体的仿真系统服务。

(1)全新的教学模式。沉浸式情景教学，多视角自由体验虚拟仿真，结合利用VRAR技术提供一种高度沉浸的教学模式，带给用户全方位、多视角的自由体验，营造一种逼真的教学环境，用户借助VR外设即可操作教学场景中的对象，虚拟对象给予实时反馈。

(2)远程教育无缝对接。“互联网+VR”实现远程教育无缝对接，只需建立教学资源库，联通互联网，任何地方的老师和学生都可以远程登录教学系统，进行教学课件整理和自主学习。打破时空限制，随教随学“VR+互联网”技术充分打破时空限制，随时随地开展教学和学习。VR教学系统从学生的初学、练习到测试反馈进行全面记录，对学习者的学习过程数据进行全面采集和分析，能让老师和学生采用不同权限进行数据获取、分析和评估，形成教育的闭环反馈，从而实现真正意义上的因材施教。营造逼真的虚拟场景，安全保障系统营造逼真的虚拟场景，带给人高度沉浸的视听触觉体验，同时又无须担心安全问题；对于现实中难以进行的复杂实验，借助VR技术可以方便地进行无限重复使用，逐步完善优化，降低成本虚拟教学系统，建成以后可以边用边完善，也可以无限次重复使用，几乎不会造成资源消耗。

(3)基于VR/AR的培训及安全指导。在产品设计/服务阶段，基于VR/AR模式，实现产品在协同装配模式下，支持多人协同在线，各专家可借助装配平台进行在线实时的装配设计、评审交流。提供基于VR/AR培训指导服务，用户借助培训系统可实现随时随地、高效率、低成本的培训。可定制化开发实操业务培训课程，也可以提供实操培训平台供用户自主定制培训课件。以虚拟装配为例，平台提供了全套的装配实操训练内容：模型导入→轻量化处理→自定义装配序列→装配操作模拟，及协同辅助工具。

在车间/实验室培训教学和车间/实验室运行操作方面，为了安全起见，在对进入车间/实验室后的人员进行车间/实验室安全培训指导，在开始做试验/产线投入实际生产前，对学员和操作员进行产品加工、设备操作、生产/试验过程中遇到的问题进行培训指导。

(4)生产线虚拟仿真优化。在产线改造/规划阶段，基于产线仿真建模产品，支持用户旧产线改造、新产线规划，对产线方案从布局、物流、生产周期、生产瓶颈、设备利用率等方面进行建模、仿真、验证、优化，降低用户实际试错成本。在产品实际生产阶段基于产线仿真建模：搭建与实际产线生产能力一致的虚拟产线，在生产任务投入生产之前，排产计划在虚拟产线中进行虚拟生产运行，验证生产任务可以在生产订单交期内完成，为生产支援合理安排调度做支撑。支持生产方案仿真试验配置、仿真试验运行、仿真试验报告、仿真结果统计分析、优化方案仿真验证。

(5)透明化虚拟工厂。以三维模式虚拟复现与物理工厂/车间，通过接入生产设备实时控制数据、生产任务过程数据(进度、质量、设备运行)等，完成物理工厂/车间驱动虚拟工厂的运行，通过对数据的统计分析，实现工厂/车间的透明化管理，为车间/工厂管理人员提供决策支持。

在产品营销阶段，提供基于VR虚拟营销服务，提升市场营销的便捷高效性，提升客户对产品的直观体验。产品VR虚拟营销所带来的沉浸式体验是其它媒介形式所望尘莫及的，可以给用户带来高度的真实感，720度全方位地查看产品特征。对于宣传推广产品、提升市场营销的高效性、提升客户对产品的直观体验有很大的优势。

4.3 公共服务中心

公共服务中心运营工作室旨在为区域企业提供从制造能力综合诊断到最终智能化改造成果验证的多个阶段服务能力，通过在企业智能化改造过程中开发和应用工业互联网平台，促进其在企业智能化改造过程重点应用试点，以支撑在智能工厂和数字化车间的示范作用。针对电子、汽车冲压模具、基础工业件等重点行业，智能化改造潜力和意愿的各行业试点企业，以智能诊断为入手点，分析企业问题，对企业暴露的问题开展业务及制造流程的再造，根据不同企业的制造模式为其提供智能车间或智能工厂的智能化改造方案，完成企业的智能化升级。通过对企业业务模型的分析推进企业形成符合智能制造要求的新型生产及业务模式，结合平台应用、专业应用形成企业生产运营系统，满足企业转型升级要求。在服务中心的运营工作中，平台形成具有行业针对性的智能化改造实施方案，为更多区域企业用户提供智能化改造服务。与此同时在不断的实施工作中受益的不单单是企业，丰富的项目实践工作也为平台中的智能制造专业人才提供了实践机会，为以就业为导向转变为引导学生就业创业提供了更多的机会。

5 运营创新

基于工业互联网的产教融合实训体系不应简单以职业高校为运营主体，而应该与工业互联网平台企业共建，共同成立工业互联网数智实训中心，以市场化的运营方式进行，这样才能真正实现产教融合，以市场需求为导向培养人才，同时为企业特别是中小型企业的数字化转型提供技术与人才支撑。因此，工业互联网数智实训中心应重点围绕工业互联网新型人才培养模式、工业互联网数智研究创新发展、工业互联网数智企业管理服务区域经济、工业互联网数智企业创新创业孵化四方面开展运营。

5.1 工业互联网数智院校管理人才培养模式

①通过教育创新培养理论与实践相结合、知识与技能相结合的工业互联网数智院校管理复合型、创新性人才。②通过工业互联网培训体系搭建，结合地区行业特点，建设培训课程体系。③联合行业领军央企，组建行业专家及兼职讲师团队，建立专兼职、内培外聘师资队伍。④制定相应的人才培养标准体系和评价体系，对合格学员发放相关行业认证证书。⑤加强与国内知名大学开展多层次、多方位合作，培养具备国际视野的人才。

5.2 工业互联网数智院校研究创新发展

依托相关工业大数据应用技术国家工程实验室，联合建设工业大数据应用技术研究中心，联合开展科研项目研究，共同申报国家和省级科研项目等相关工作推动科技成果创新，将产业的理念、技术、资源整合到高校的课程、实训以及师资中，同时将高校培养的学生、科研成果以及双创成果带给产业，满足其对人才和创新的需求，从而实现双边到多边、硬接到软接、独立到交叉、专业到专创、线下到线上、实验到实践、单环到闭环、协作到生态的产学无缝衔接目标。

5.3 工业互联网数智企业管理服务区域经济

深入结合地方经济特点，通过数智云实训中心运营实现以平台为核心的中小企业服务模式，联合优势企业提供面向中小企业的研发设计服务、企业上云、智能化改造设计规划、样件试制与小批量加工等平台服务，在构建工业互联网平台经济服务社会的同时，可满足工业互联网数智院校管理产学研创综合平台日常运行、维保开销。

5.4 工业互联网数智企业管理创新创业孵化

通过定期对数智云实训中心科技成果进行归纳、邀请行业知名企业进行培训等手段，构建创业明星模拟创业模式，开设创业模拟训练班，致力于让所有有志于创新创业的师生有机会模拟和体验创业运营的全过程，通过与相关企业合作，促进成果转化。

6 结语

基于工业互联的多学科、多专业交叉融合趋势越来越清晰，对复合型人才培养要求越来越高。紧密围绕产教融合制度和模式创新，重点聚焦完善发展规划和资源布局、推进人才培养改革、降低制度性交易成本、创新重大平台载体建设、探索体制机制创新等任务，统筹开展试点，落实支持政策，加强组织实施，完成应用型人才的培养，同时在产教融合中，推动相关企业特别是中小微企业的数字化转型具有更为重大的意义，值得更深一步研究。