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兩年前,全球最大代工企業富士康科技集團董事長郭臺銘公開表示:目前富士康已經擁有1萬臺機器人,未來三年內將啟用100萬臺機器人。富士康百萬“機器人大軍”計劃公布后引起外界矚目,有人擔憂如此大規模的機器人投入生產一線后,將會對企業用工造成沖擊。
時至今日,工業機器人代替人工的端倪逐漸顯現出來。據媒體報道,在深圳,一家原本3000人的工廠,一年半的時間里,竟減少了2000個工作崗位,機器人代替了人力。在重慶的國家電網,能夠智能行走、智能抓取、檢測電表的機器人,取代了不少工作崗位。在福建,一些衛浴企業也開始使用機器人加工、拋光水龍頭,生產衛浴產品的零部件。機器人來勢之猛令人出乎意料。相關人士透露,未來在某些車間,機器人將扮演生產的“主角”。
“機器人”漸行漸近
提起機器人,人們往往會想到科幻影片中的“機械戰警”“鋼鐵巨人”“安德魯?馬丁”。而事實上,機器人并非人們想象的那么神秘。太原理工大學信息工程學院博士生導師謝剛介紹說,按照預先設定的程序,自主完成規定動作或操作的機械設備都可稱為“機器人”,因此“機器人”可呈現履帶、機械手臂、抑或人形等多種外觀。
機器人早已進入生產領域并發揮著“人力”作用。從汽車流水線上的精準焊接,到有毒化學環境下的操作,甚至深海、太空探測,都有著機器人的影子。
而機器人的大規模應用也可能并不遙遠。隨著微電子、新型材料、控制、傳感交互等新技術的快速發展,通過軟件優化,機器人的智能程度正不斷提高,機器人的功能更加強大。英國經濟學家保羅?麥基里認為,以互聯網、新材料和新能源為基礎,數字化智能制造為核心的第三次工業革命即將來到,而數字化智能制造的主體就是工業機器人。
人們幻想機器人可能帶給人類的種種便利,當技能還是人們謀生工具的時候,機器人的出現卻并非如許多人所愿。機器人自誕生那天起,就與技能工人產生了事實上的沖突。在現代職業教育尚未成熟階段,這種沖突在相當長一段時間里難以解決。
工業機器人最初出現在西方發達國家的流水加工線上,導致一部分工人失去了原有的工作,“機器人上崗人下崗”成為廣大工人的憂慮。事實上也確實出現了機器人替代工人、部分工人失業的現象,機器人在為人類服務的同時也帶來一系列嶄新的社會問題。因此,機器人從誕生那天起就頗受社會爭議,而且延續至今。
業內專家預言,大批機器人上崗后,短期內擠占真人崗位的現象是不可避免的。謝剛坦言道:“假如說,一條裝配線上原來需要10位工人,換成使用機器人后,就意味著這10位工人將失去工作。”
廣州航海高等專科學校繼續教育學院院長溫兆麟,擁有12項與機器人有關的發明及實用新型國家專利。在他看來,目前的中國,很難做到大規模使用工業機器人,但同時他也相信,“機器人替代工人是一個大趨勢”。被譽為“仿人機器人之父”的日本早稻田大學教授加藤一郎則坦言:“在大量使用機器人的工廠里,工人的數目將大大減少。”
“機器人代替人工”已不僅僅是理論上的探討或者專家學者的推斷,它正被企業不斷證實或將要證實。
在2012年中國國際高新技術成果交易會上,深圳某科技公司銷售負責人陳生向他們的客戶介紹說:“預計從明年開始,這些自動化無人搬運車就會大批進入工廠生產車間,替代一線工人的直接操作。”
青島泰發集團股份有限公司副總經理薛玉良表示,泰發公司人最多的時候達到1萬人,但是這幾年勞動力成本逐年提高,出現了較明顯的招工難問題,在這種背景下,泰發公司引進了30臺焊接機械手。薛玉良做了一個簡單的數字對比:“之前公司一個焊接車間需要60名工人,現在只需要20名工人就可以了。”
除了有效緩解不斷增長的用工成本壓力,機器人本身也有著獨特的優勢。最顯著的一點就是能夠有效提高生產效率,比如產品通過機器人拋光,成品率可從87%提高到93%。而且機器人不存在人工因身心壓力而導致惡性事件發生,從而讓企業少了許多“麻煩”,管理成本也會下降。這些都是企業管理者所樂意看到的,也是提高競爭力的途徑。
顯然,隨著機器人應用范圍的逐步擴大,將會有越來越多的工人被機器人奪去飯碗,這對以培養技能人才為目標的職業教育而言,挑戰已經開始。
在深圳某公司里,一位不愿透露姓名的技工說,以前這里有很多人,基本上都是接受過職業教育的,自從上了機器人,現在減少了很多,有的是被調到其他生產線,有的干脆就沒了工作,“有時候就問自己:先前接受的職業教育是不是變得一文不值了。”
在深圳某上市公司生產無線鼠標接收器的生產區,2名機器人與30多名工人同在生產線上工作。有工人表示,不久后我們30多個人的工作都會被搶走,因為另外3名機器人即將上崗。該企業的多數工作人員認為,機器人以后肯定會越來越多地替代人工。
2013年廣東省的一次大學生招聘會上,廣州某職業技術學院的應屆畢業生小楊已經轉了一整天,卻仍然一職難求。據了解,參加今年這次招聘會的企業數量及招聘崗位的種類與去年比都有所減少。針對此現象,有關人員介紹說,經濟低迷是主要原因,但是,機器人的介入導致某些企業用工數量有所減少,也是不可排除的原因之一。
像小楊這樣找不到工作的大學生有很多,可是他們并不完全清楚自己找不到工作除了專業、薪酬等因素之外,其中還有經濟轉型、產業升級帶來的深層原因。越來越多的企業注重生產管理的效能,開始看重機器人的優勢:減少人工、降低成本、擴大產能、提高質量和生產效率等。
對于富士康的機器人計劃,專家認為符合機器替代人工的大趨勢。從全球來看,家電生產、汽車制造中已經基本實現機器人作業。而在石油勘探、化工制造以及核電站等一些危險環境下,則更需要機器人的盡快投入使用。機器人走上工作崗位已經是不爭的事實,隨著機器人大軍的擴充、壯大,越來越多的工作將會由機器人代替真人完成。這是科學技術發展到現階段的必然結果,而且必將成為一種趨勢。
能否沖擊職業教育?
據國際機器人聯合會統計,2011年全球機器人市場銷售達16.5萬臺,同比增長40%,而在中國,2011年銷售機器人2.25萬臺,同比增長51%,機器人新安裝量達到2.3萬臺。該聯合會預測,到2014年,中國將成為世界上最大的機器人市場,銷量量為3.5萬臺。
另據國家統計局統計公報顯示,2012年年末,我國大陸15~59歲勞動年齡人口為93727萬人,比上年末減少345萬人,占總人口的69.2%,比上年年末下降0.6個百分點。與此同時,老年人口比重繼續攀升。
相關研究人員認為,隨著人口紅利逐漸衰減和科學技術的發展,我國工業機器人市場將迎來勃勃生機的景象。諸如機器人與真人搶飯碗的話題已經引起人們廣泛關注,而職業教育要關注的焦點則是:機器人會不會影響職業院校的學生就業,給職業教育造成巨大沖擊。
面對機器人市場的日益擴大,業內人士出現了兩種聲音。一種聲音認為隨著機器人智能化程度的提高,機器人時代就要來臨,機器人將大面積、大范圍代替人工;另一種聲音認為,雖然機器人應用呈不可逆向前發展的趨勢,但機器人只是一種機器,并不能完全代替人工,還遠遠達不到機器人搶真人飯碗的程度。
以往提到“機器人”,大家都認為是幻想,即使是20世紀中后期人類已經研制出機器人,但它在普通人的心目中仍然是神話。深圳先進技術研究院院長助理畢亞雷說,如今,機器人正在走下神壇,這個量的變化是幾何倍數的。言外之意,機器人正在深入“千家萬戶”。
持相同觀點的是中國最大的機器人企業新松機器人自動化股份有限公司總裁曲道奎。作為中國工業機器人在應用領域的教父級人物,同時兼任機器人國家工程研究中心副主任的曲道奎,相信中國的機器人市場“井噴”馬上就要來臨。
之所以作出這樣的判斷,曲道奎有三個依據:第一,中國是全球最大的工業生產國,市場對機器人存在巨大需求;第二,中國勞動力價格快速上升,企業為降低成本,不得不使用機器人;第三,中國機器人幾乎是零起步,未來成長空間巨大。
顯然,曲道奎的推斷是建立在事實依據和理論基礎之上的,與國際機器人聯合會統計數據及其他相關調查數據也是吻合的。如果這個推斷成立,一些職業教育培養的技術工人,尤其是那些專業技能不足的工人,將最先受到機器人沖擊。他們會在機器人的強勢逼迫下,或者選擇接受培訓、重新學習,然后在新崗位上就業;或者無所作為,直接被機器人淘汰。
持相反觀點的人士則認為,機器人時代遠未到來,工業機器人沖擊職業教育還有限度。人力資源和社會保障部勞動科學研究所勞動力市場研究室主任張麗賓指出,類似富士康科技集團使用機器人的情況,對我國勞動力市場的影響是復雜的、綜合的,短期來看未必會形成突出的替代效應。中國勞動關系學院公共管理系主任、勞動力市場研究所所長黃任民也表達了相近的看法,他認為,所謂以機器人代替工人,就目前階段的中國來說還不現實。
產生這種聲音的理由主要有兩個。一是成本分析。實事求是地講,工業機器人目前在中國還不具備廣泛的成本優勢。對此,有業內人士指出,“就成本來看,使用機器比較昂貴。目前全國范圍內加工型企業的利潤空間比較小,很難做到大規模使用工業機器人。即便一些高危環境需要用機器人代替人類操作,但目前對于絕大多數企業來說,使用機器人成本更高,而且相關程序開發也并不容易,只有像富士康這樣生產規模大、資金實力雄厚的企業,才有能力嘗試使用機器人。
機器視覺制造商美國康耐視有關負責人指出,從理論上講,目前中國大陸電子制造業50%的工序都可以用機器人代替,但實際上大規模投入機器人的資金需要5年左右才能收回成本,因此,即使對于成熟的電子制造企業,用機器人代替工人,也只能是一個漸進的過程。
負責銷售某國外品牌機器手的尹海兵坦言,目前國內工業機器人的應用市場還沒有完全開發,“機器人的市場應用方面還處于投入多回報少的階段,企業需要長期的經營戰略計劃,才會選擇將工業機器人投入生產裝配線”。尹海兵分析的這種情況在相當一部分企業里存在,因此在一定程度上會制約機器人在企業中的快速應用。
二是競爭力評估。企業的競爭,在某種意義上說就是實力的競爭,這個理論同樣適用于機器人市場。從事自動化管理行業工作的工程師張超峰認為,工業機器人在我國仍然處于起步階段,一些有實力的大型企業才可能選擇進行機器人項目的應用試點,資金實力不足的中小企業還無法把工業機器人直接應用于生產制造。
尹海兵則是用一組數據來說明企業實力對機器人應用的影響:假如一家企業一個工人的年工資是4萬元,加上其他成本,一年下來成本不足10萬元,而替代一個工人的機械手及后續專用產品的總費用至少在10萬元,如果計入機械手的后續研發應用費用,配置一臺機械手的成本可能會高達上百萬元。“盡管機器人的裝配速度比人類的速度高出幾倍,但不少小型企業仍然難以承擔高昂的智能裝配投入。”
即便實力雄厚、能夠自主研發機器人的富士康,在闡釋機器人計劃時,郭臺銘也坦言:機器人將用于“協助”而非“替代”人類。多數機器人適用于一些簡單、重復性的工作崗位,其智能還將不斷提升。
對此,有學者認為,只要統籌安排社會勞動力,就不會出現因機器人而引起失業的問題。這個觀點有其合理性,但它能否站住腳還有待事實的進一步驗證。
成立于2002年的山西某職業技術學院,在最近的8年時間里,畢業生一次性就業率基本穩定在93%~96%,然而截至今年5月底,2013年應屆畢業生簽約率將將達到87%,學生就業難度明顯高于往年。有人推測,這與富士康機器人戰略存有一定關系。同樣是機器人應用水平較高的山東省,從2012年開始,多數職業院校遇到了訂單培養人數下降的問題。校方認為,機器人上崗數量增加了,企業自然減少了訂單數量,此消彼長的趨勢漸漸明顯。
無論是職業教育就業的角度,還是訂單培養的角度,都反映出職業教育在機器人面前遇到了挑戰。因此,面對面對智能化時代的到來,職業教育必須要思考究竟該如何面對。
危機下的契機
不管機器人時代是“已經到來”“將要到來”,還是“暫未到來”,人們已經看到機器人的影子,聽到機器人的聲音,甚至與機器人比肩而居。
有學者認為,機器人確實給職業教育帶來了危機,從眼下看,這個危機還是隱性的,呈局部分布狀態,似乎機器人還不足以與接受過正規職業技術教育的人力全面抗衡,但從長遠看,如果職業教育不采取相應策略和措施,就有可能形成職業教育培養的人才被機器人擠壓的尷尬局面,職業教育就會面臨嚴峻的危機考驗。
首都經濟貿易大學黨委副書記孫善學曾提出一個觀點,“沒有職業需求就沒有職業教育”,他認為,“職業需求包括滿足經濟社會發展對職業人才的需求和滿足社會成員終身職業發展的需求”。為了適應智能化時代的要求,促進職業教育功能的發揮,穩固職業教育的地位,職業教育也需在社會需求與人的發展及人才培養結構調整等幾個層面有所作為。
加強機器人技能教育 新需求催生新崗位,機器人盡管在一些崗位上能夠替代人,但終究需要人的操作。隨著大量機器人“上崗”,也會催生許多新的人力需求崗位,包括機器人的研發、操控和維修等。因此職業教育應在需求驅動下,抓住機遇,積極促進職業教育功能的充分發揮,適應社會形勢,有計劃、有步驟地開展機器人教育。
湖南師范大學教育科學學院教授彭紹東對機器人學進行了大量深入的研究。他概括總結出開展機器人教育的7個必要性,筆者認為其中至少有3個方面適于職業教育。一是普及機器人知識的需要;二是提高機器人應用水平的需要;三是迎接機器人時代的需要。彭紹東認為:“機器人的廣泛應用將極大促進社會生產力的發展與產業結構的調整,機器人的制造與銷售將成為一個新的經濟增長點,開展機器人教育,有助于使我們不至于在機器人時代落伍。”
浙江師范大學教育學院教授張劍平指出:“機器人教育的開展應結合社會的需要,各學科的需要,科技發展對人才培養的需要。”把機器人教學具體落實到職業教育中,筆者認為有兩種方式最能推動機器人知識普及,最能提高職業院校學生對機器人的認識程度和應用水平。
第一種方式是“單獨設課”。在這方面,天津職業技術師范學院走在了前面。該院于1996年開始引進日本的機器人教育經驗,結合國情,在“電類”專業中設置了“小型機器人設計與制作”職業技能課程。通過此項課程,學生們學習到了機器人結構設計、制作、調試及模塊編程等內容。
麻省理工學院在機器人技術領域成果頗豐,該院提供的機器人課程主要有兩類,第一類是在整個學期中開設,例如認知機器人學、機器人學導論;第二類是在該院的“獨立活動”期間開設,例如自控機器人設計競賽、機器人編程競賽。麻省理工學院雖非職業院校,但第二類課程的開設對我國職業教育有極大啟發性。
第二種方式是“反工具化”。學者們普遍認為,機器人技術既可單獨設課,作為學習的主體,同時也可作為學習其他課程或培養學生職業綜合能力的工具,學生使用這些技術工具來強化學習,鍛煉創造性思維,培養創新能力,此可視為“工具化”。另一方面,就傳播機器人知識角度來看,機器人在提供工具或者平臺的同時,也達到了增進學生對機器人的認知水平的目的,這可稱之為“反工具化”。
深圳職業技術學院機電工程學院高級工程師仲照東認為,“機器人涉及機械、電子、計算機等多學科知識,是培養學生創新思維的最佳學科。”深圳職業技術學院的做法是,以面向全校各專業學生開設的選修課為教學平臺,以創新訓練為主線,利用樂高教育機器人(包含機械構件、多種傳感器、微型電機、氣動元件、電腦接口及控制軟件等)實現各種機器人的設計、制造、控制等,把對學生的創新意識和創新能力的培養,貫穿到了整個教學過程中。在利用機器人作能力培養的工具的過程中,也一直被機器人“反利用”,就像蜜蜂采集花粉是把花朵當成了工具,而花朵又借助蜜蜂采集花粉的行動散播了花粉,完成了授粉,反過來蜜蜂又成了工具。
高職教育的機器人教育區別于本科教育,側重于機器人及相關自動化生產線產品的實際操作、維護、維修及技術改造等,圍繞這些方向培養出的高技能型人才,定能在企業未來的發展進程中發揮巨大的不可替代的作用。
盡管開展機器人教育已經具有十分明顯的必要性和重要性,但是就目前情況看,我國職業教育中設置機器人技術專業和課程的院校還比較少,只有深圳職業技術學院、天津職業技術師范學院、河源職業技術學院等少數院校涉足了機器人教育。
搭建機器人競技開放平臺 受限于技術門檻等條件的限制,目前開設機器人技能教育的職業院校還十分有限,甚至對大多數院校及其師生而言,機器人依然停留在科幻電影印象中,絲毫意識不到以機器人為代表的智能時代對職業教育所提出的挑戰。
要打破這樣的局面,需要搭建有效的宣傳平臺,讓機器人教育為更多人所了解。從操作層面看,目前開展的機器人技能競賽是一個有效的平臺。在影響力巨大的全國職業院校技能大賽上,高職組機器人技術應用賽項格外引人注目,讓人們近距離感受到了機器人教育的魅力。而國內外機器人制造公司的機器人系列展示活動,也擴大了機器人教育的影響力。
在技能大賽引領下,有些省市或高校則直接舉辦各種“機器人大賽”。連續多年的機器人大賽讓人們更加清晰地認識到,參加比賽不只是爭取名次那么簡單、直接,重要的是通過機器人大賽,能讓更多的學生對機器人技術的發展及在生產過程中的應用狀況有所了解,對個人職業生涯中可能要面對的競爭對手――機器人,以及對自己未來所處的職業位置有個預知,提前做好心理準備和職業準備,避免在機器人時代到來時束手無策。
實踐證明,一方面,比賽可以促進學生多專業能力提升。吉林電子信息職業技術學院機電技術學院院長、教授于鈞說:“機器人技術涉及機械設計與制造、自動化、智能產品開發、計算機控制技術、電子信息工程技術等多個專業,具有十分明顯的跨學科、交叉性特點。因此,機器人大賽能夠調動學生多專業技術和技能的應用,發揮專業教學平臺的積極作用。”
另一方面,比賽可以促進職業教育隨時關注企業對人才需求的變化,以此保證人才培養目標的正確性。中山火炬職業技術學院李召旭經過研究與實踐發現,“技能大賽中,職業學校有更多的機會與企業接觸,可以知道現代企業需要什么樣的專業技術人才”。而通過機器人比賽,不僅可以增進學生的技術水平和動手能力,還可以培養學生的職業綜合能力,包括邏輯思維能力、創新能力、團隊精神、交流能力、解決問題能力等。只有既具備專業能力又具備職業綜合能力的人才,才是企業最需要的。
調整人才培養結構 開展機器人技能教育和舉辦機器人大賽,并不能完全、徹底地解決技術工人下崗的問題,也不能從根本上緩解職業院校畢業生的就業難題。
20世紀初期,美國尚處于以農村為主的狀態,全美大約有40%的勞動力人口從事農業,2200余萬頭動物協助農場工作。而100年后的今天,美國只有不足2%的工人受雇于農場,500萬部機械取代了務農的牲畜。這種轉變是技術革命的結果,農民并未因機器的出現而喪失工作,反倒是被吸引到擁有更多就業機會的城鎮,由農民轉變為工人,與此同時,農業生產變得更有效率,只需更少的勞動力就可生產出同樣數量甚至更多的農作物。過去70年間,美國制造業已經經歷了類似的轉變,但并未因這個轉變而使更多的美國人失業,因為“轉變”發生后,勞動力也隨之發生轉變。最新統計數據顯示,2013年美國失業率不到4%,創4年來的新低。
20世紀60年代,工資上升迫使日本企業增加技術含量,提高勞動生產率,日本的機器人使用率也從那時開始逐步上升,目前在世界上名列前茅。但在日本,這種機器人替代人工迄今為止也僅限于部分工種。伴隨產業升級,勞動力也發生轉移,逐漸由工業轉向服務業。
從美國和日本等發達國家的發展軌跡看,產業升級和轉型,帶來的是由農業轉向工業、工業轉向服務業的勞動力“遷徙”。目前中國正處于這樣一個轉變階段,制造業龐大,用工集中,而服務業發展滯后,卻鮮有人關注。
一些科技公司為制造企業尋找到了“智能化解決方案”,職業教育面對智能化,又該怎樣做呢?
江蘇省社會科學院社會研究所研究員項光勤認為,我國大學生就業市場已經出現總量失業和結構性失業并存的矛盾。他具體指出:“一方面,存在大學生供大于求的現象,大學生供給超過了經濟增長帶來的對大學生的需求;另一方面,在經濟體制改革和產業結構調整過程中,由于大學生自身素質和技能的不能適應,出現大量崗位空缺,產生結構性失業。”因此,職業教育除了要適應市場發展需要,相應地培養機器人應用人才之外,更要放寬視野,著眼未來,從產業轉型、升級的角度,對人才培養結構作出科學的調整,合理設置專業和課程,從而讓更多的職業院校學生有適合的專業可學,有穩定的工作可做。
山東社會科學院人品研究所研究員鹿立在研究高校人才培養結構時發現,倉儲運輸餐飲等服務行業人才吸納程度明顯高于黨政機關及事業單位。這個發現意義重大,對職業教育的啟示就是,隨著市場人才需求重心向服務業的偏移,職業教育要及時調整人才培養方向,根據服務業的需要對專業和課程作出相應的調整,為社會大量培養和輸送方方面面的服務業人才,這樣做的結果是,能夠保障職業教育的持續性發展,同時培養了“適銷對路”的職業技術人才,最大限度地減輕大學生結構性失業。
西北大學惠泱河指出,“地區經濟發展的不平衡性,是我國一個實際國情”,這個國情決定了人才需求的多樣性。因此,筆者認為,要想使職業教育的人才培養結構更加科學、合理,還要重點考慮人才需求的地區差異問題,必須結合地域特點、地區經濟發展形勢,作出相應的人才培養結構調整,使現實的人才培養結構與現實的產業人才需求進行比對和匹配。
開辟職教培訓新“疆土” 凡事往往都有兩個方面,機器人為技能工人帶來挑戰的同時,也帶來了機遇。中國經濟轉型與產業升級勢在必行,由勞動力密集型轉向資本技術密集型的發展方式,必然推動工業機器人和自動化裝備需求的增長。在這種形勢下,職業教育必須主動進行調整,把職業培訓提到重要位置上來。
正如中南工業大學教授蔡自興所說:“當一種工業、技術或經濟發生重大變化時,總是要求科學和教育系統發生與之相適應的調整和發展。”要清楚地看到,現有產業工人要想適應企業轉型的需要,保住自己的崗位,就必須通過職業培訓、繼續教育等提高自身的職業技能。職業教育恰好能夠滿足職業培訓的需求,發揮職業教育的功能。
作為智能機器人廣泛應用的先行者,就面臨著員工“升級”的新需求。業內人士指出:“一旦機器人大規模投入生產線,富士康則要想辦法對被替換下來的員工進行再培訓,這將成為富士康面臨的又一場考驗。”按照富士康的設想,隨著機器人的投產使用,人力將被轉移到更高的附加值上。
“富士康的年輕人將重新學習操控機器人軟件、應用和維修,變為機器人的應用工程師和軟件工程師,通過操作機器人的手和關節來完成生產。”郭臺銘說,“把單調重復的工作交給機器人,這是中國制造業向世界發出的一個信號。”
作為承擔社會培訓職能的職業教育而言,無疑是不竭的“源水”,因為產業的升級將是持續的,技能培訓也將是持久的。但也應該意識到,智能化時代背景下職業教育培訓應該更有針對性、目標性。
首先,要打破傳統的行業界限進行培訓。中國礦業大學教育培訓處的張雙認為,“職業教育培訓的需要和高校自身的教育教學特點,決定了高校成為開展職業教育培訓最理想的機構”,職業院校則更應當仁不讓。因機器人技術的發展而有一部分傳統行業的勞動者可能會失去崗位,職業教育理應對這些人進行跨行業技術再教育,擴展他們的技能范圍,提高他們的崗位遷移能力,并把他們轉到新興行業中。
其次,圍繞機器人技術,培訓現有勞動者掌握機器人使用、維護和維修的技能。中國科學院自動化所國家863計劃智能機器人主題辦公室主任、高級工程師王全福認為:“從某種意義上講,一個國家機器人技術水平的高低反映了這個國家綜合技術實力的高低。”也正因為如此,《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》才明確把智能機器人列為我國大力發展的四大先進技術之一。
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人形機器人是具備人類的外形特征和行動能力的智能機器人,可以采用雙腿行走方式,通過手臂和身體的協調完成一些簡單的功能,以及通過簡單的語言和人類交流。與傳統的機器人相比,人形機器人具有顯著的優勢。而且人形機器人以與人近似的形態出現,對人類來說就不會感到特別的陌生,也不會產生排斥心理,更容易被人類所接受,所以人形機器人將可能是未來日常應用中最重要的智能機器人。人形機器人的研究起步于上世紀60年代后期,目標是解決人形機器人的雙足行走問題。如日本早稻田大學加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行機。1973年,加藤等人在WL-5的基礎上配置機械手及人工視覺、聽覺裝置組成自主式機器人WAROT-1。進入90年代,人形機器人在控制方法和人工智能等方面的研究成果不斷出現,從而推動了人形機器人技術的快速發展。如今,人形機器人向這兩個不同的方面發展,一個是外形上與真實人類的細部特征相同的發展;另一個是功能上接近真實人類,具備和人類一樣的運動能力和靈活性及對環境的判斷能力。在2005年的日本愛知博覽會上,就出現了多種與真人外觀一樣的機器人,在北京第智能機器人與系統國際會議上,我國同樣也出現了這類人形機器人。現階段應用于教育的人形機器人是由伺服電機、控制主板、鋰電池、金屬框架與控制主板相配套的軟件組成。例如ROBOT?X人形機器人,在機器的各活動關節的配置多達17個伺服舵機,具有17個自由度,特顯靈活,更能完成諸如手臂后擺90度的高難度動作。控制主板類似于人形機器人的大腦,通過自身智能編程軟件便能自動地完成整套動作。鋰電池就是人形機器人進行活動的能量。金屬框架類似于人形機器人的骨骼,支撐著整個機器人。這些部件組合起來的人形機器人能在音樂的伴奏中完成起舞、行走、起臥、武術等表演,甚至還能完成翻跟斗等雜技以及各種奧運競賽動作。
2人形機器人的優勢及不足
人形機器人與其它類型機器人的對比(如下表1):表1人形機器人與其他類型機器人的對比從表中可以看出人形機器人在程序的編寫、邏輯思維能力、外形、創意、動作設計方面都比其它類型機器人更具有優勢。做好一個人形機器人需要很多的創意以及個性的需求,首先要設計好機器人整體框架的構建;接下來是人形機器人的動作設計,它需要設計出能夠吸引注意力的動作,而且要能與音樂完美的結合;再下來就是機器人外觀的設計,也需要能夠吸引人的注意。這些方面都能夠很好地鍛煉學生的創意思維和個性的突出。另外,新課程改革更加注重的是學生的個性以及能力的發展,相比于其它類型的機器人,人形機器人在這兩方面能給學生提供更好的鍛煉機會。目前,許多新技術不再隸屬于單一學科,而是多門學科的高度綜合。人形機器人技術就是一門綜合應用數學、力學、機械、電子、計算機、控制、傳感技術、通信和人工智能等學科的最新成就的技術。而人形機器人在教育中的推廣能有效地激發學生的學習興趣,有很好的趣味性和挑戰性,有以下作用:1)培養學生的邏輯思維能力。編寫程序是機器人教學的一個重要的內容,程序就相當于機器人的思想。學生在了解機器人的結構、工作原理和各部件功能的基礎上,根據任務來編寫程序。程序必須是有嚴密邏輯結構的,可以使機器人按照程序進行活動。可見,程序的編寫為培養學生的邏輯思維能力提供了一個極佳的途徑。2)培養學生分析問題和解決問題的能力。制作教育機器人是一個非常復雜的過程,涉及機器人的搭建、編程、運行和調試的反復過程。學生要學會分析問題,分析是哪一個環節出現問題。學生在分析原因的同時,也要考慮解決問題的辦法,根據實際情況進行修改、調試和優化,分析出錯的原因,提出解決問題的辦法。3)培養學生的動手能力。機器人實踐過程是一個實際動手操作的過程。機器人的搭建過程是學生手腦結合的過程,需要運用數學、物理、化學、機械、材料等方面的知識,需要學生的動手實踐能力。4)培養學生的創新能力。創新能力是現在教育最常提及的一個重要內容,也是教育開展的一個重要目標。我校的參賽隊伍在參加的中國智能機器人大賽上常常取得良好的成績,與其他學校最大的區別的就是機器人的創新。我們的機器人除了自己不能生產的部件之外,從設計到制作再到編程都是我們自己解決,這就在眾多相同的機器人中占有優勢地位。5)培養學生的團隊合作能力。機器人教學大多是以小組的形式展開,機器人的學習其實就是團隊合作學習的過程。它要求團隊成員團結合作,利用集體的力量來完成個人力量難以完成的問題,在實踐中培養自己的團隊合作能力。在高等學校中開展人形機器人的教學,進行多層次的機器人教育,既可以普及學生的機器人知識,加強機器人專業建設,又可以提高機器人的應用水平。在各級各類學校積極把機器人引入課堂,更多的中小學生得以學習機器人知識。機器人課堂教學成為中小學信息技術教育的重要組成部分。在科技創新活動方面,形成一個廣大中小學生、大學生直到專業科研人員以及機器人愛好者都積極參加各級各類機器人比賽的局面。機器人不再神秘,直接走入人們的生活學習中。在這種氛圍下,更多的人參與到機器人的研制與應用中去,必將促進機器人的大發展,從而促進社會的發展。
3目前存在的問題
人形機器人的發展相對于其它類型的機器人而言起步較晚,在技術上還不成熟,受到的重視不夠,發展模式存在著一定的弊端。
3.1人形機器人的發展還處在初始階段,技術不成熟世界上廣泛使用的機器人主要是工業機器人,而且都是面向制造業的工業機器人,從而導致了人形機器人的發展相對較遲。而且各國在人形機器人的發展上各有不同,例如日本在人形機器人的行走方式上相對較為關注從而其發明出來的人形機器人的行走是相當不錯的,而且由于日本在電子方面的發展較為先進,生產出來的機器人在感應上也相對的成熟。而美國一直注重智能機器人和軍用機器人的研究,研發出多種功能強大的智能機器人和軍用機器人,從而導致人形機器人發展的方向不同。而且各國發展的人形機器人在各方面上都存在著一定缺陷。
3.2沒有引起教育屆的廣泛重視,缺乏宣傳和引導隨著科技的不斷發展,機器人開始步入小、中、高校。在許多的大型機器人比賽上參加的比賽隊伍也越來越多。但是,由于受機器人的價格、平時的維護等多方面因素的影響,機器人教育并沒有得到大力的推廣,而且許多學校也只是以課外活動、各種興趣班、培訓班的形式開展機器人教學。從當前實物機器人課堂教學的開展情況來來看,較多的學校只是以課外活動、各種興趣班、培訓班的形式開展機器人教學。通常的做法是:學校購買若干套機器人器材,由信息技術課程老師或綜合實踐課程教師進行指導,組織學生進行機器人組裝、編程的實踐活動,然后參加一些相關的機器人競賽。但是,現在舉辦的比賽大部分都是以大學生為主流,中、小學生參加的相對較少。并且目前只有浙江、上海、江蘇等極少數的地區和學校將實物機器人納入了正規課堂教學。
3.3思維定勢,沿襲車型的發展思路,穿新鞋走老路人形機器人現在受許多家公司青睞,正在被研究開發新的機型來適應市場。然而由于人形機器人沿襲了車型的發展思路還是出現了與其相同的問題:產品缺少規范,品牌十分繁雜,并且大多自成體系,互不兼容,開放度低,適應于不同學段的性能價格比高的產品很少,特別是對學校而言,開展人形機器人課堂教學初期投入較高,持續費高,難以長期發展。這些存在的問題需要各界關注,避免走上以前的老路,應該開辟出一條能夠讓人形機器人這么一個有著巨大潛力的項目發展下去的道路。
【關鍵詞】智能制造 制造業 再工業化 工業互聯網 工業4.0
【中圖分類號】TP27 【文獻標識碼】A
當前,新科技革命和產業變革正在興起,全球工業技術體系、發展模式和競爭格局迎來重大變革。發達國家紛紛出臺以先進制造業為核心的“再工業化”國家戰略:美國大力推動以“工業互聯網”和“新一代機器人”為特征的智能制造戰略布局;德國“工業4.0”計劃的提出旨在通過智能制造提振制造業競爭力;歐盟在“2020增長戰略”中提出重點發展以智能制造技術為核心的先進制造;日本、韓國等制造強國也提出相應的發展智能制造的戰略措施,可見,智能制造已經成為發達國家制造業發展的重要方向,成為各國發展先進制造業的制高點。我國在2015年推出的“中國制造2025”戰略中也強調了智能制造的重要性。在當前以中高速、優結構、新動力、多挑戰為主要特征的新常態下,發展智能制造不僅是我國產業轉型升級的突破口,也是重塑制造業競爭優勢的新引擎,被理論與實踐各界普遍認為代表了制造業的未來方向。
智能制造的本質、發展趨勢和影響
國際金融危機爆發以來,各國紛紛加大科技創新投入,在全球范圍內引發了以綠色、低碳、智能為特征的新一輪技術創新浪潮。在新科技革命和產業變革背景下,智能制造必將對全球制造業的發展和轉型升級產生深遠影響。
智能制造的本質。智能制造(Intelligent Manufacturing, IM)是以新一代信息技術為基礎,配合新能源、新材料、新工藝,貫穿設計、生產、管理、服務等制造活動各個環節,具有信息深度自感知、智慧優化自決策、精準控制自執行等功能的先進制造過程、系統與模式的總稱。虛擬網絡和實體生產的相互滲透是智能制造的本質,一方面,信息網絡將徹底改變制造業的生產組織方式,大大提高制造效率;另一方面,生產制造將作為互聯網的延伸和重要結點,擴大網絡經濟的范圍和效應。以網絡互連為支撐,以智能工廠為載體,構成了制造業的最新形態,即智能制造。這種模式可以有效縮短產品研制周期、降低運營成本、提高生產效率、提升產品質量、降低資源能源消耗。從軟硬結合的角度看,智能制造即是一個“虛擬網絡+實體物理”的制造系統。美國的“工業互聯網”、德國“工業4.0”以及我國的“互聯網+”戰略都體現出虛擬網絡與實體物理深度融合――即智能制造的特征。
智能制造的發展趨勢。20世紀80年代末,信息技術尚未對人類生產生活造成巨大影響之時,智能制造的概念就已經在歐美日等發達國家被提出。進入新世紀之后,實現智能制造的技術和成本條件成熟,并且,隨著資源環境壓力加大、勞動成本上升等制造業制約因素的增強,智能制造市場近年來在全球出現了爆發增長并呈現新的特征。
互聯網技術是實現制造業智能化的動力引擎。互聯網技術、云計算、大數據、寬帶網絡等一系列技術構成廣義的互聯網,只有借助互聯網這一動力引擎,才能實現傳感器設備的信息感知,通過寬帶網絡對數據進行精確控制和遠程協作,這些都是智能制造的關鍵基礎。基于互聯網應用才能打破組織邊界,實現制造業與服務業的融合。美國的先進制造業戰略以及對下一代機器人的開發便是基于移動互聯網技術的發展與應用,谷歌公司進軍智能制造業正是依托其背后強大的互聯網基因。
智能制造系統將具備自適應能力和人機交互功能。智能制造通過工況在線感知、智能決策和控制、裝備自律執行的閉環過程,完成對周圍環境的自適應能力。隨著人工智能、仿真等技術的發展,智能制造系統將生成自身的操作、故障解決方案,人和系統之間也將建立協同共事、相互“理解”的合作關系,最終實現廣泛的人機交互以及系統交互,從而使人從簡單重復的勞動中解脫出來,從事更加富有創造性、附加值更高的生產活動。
跨國公司持續加大智能制造投入。一方面,互聯網企業開始投資實體經濟,充分發揮自身信息技術領域的優勢。例如,谷歌公司2013年收購了8家與機器人有關的公司,2014年又陸續收購人工智能公司DeepMind和智能家居公司Nest,智能制造成為谷歌新的業務領域。另一方面,傳統制造企業適應環境變化也大力投資智能制造實現改造升級。例如,富士康啟動實施了“百萬機器人”計劃,其2015年規劃提出在未來3年內由自動化設備、機器人取代7成左右的人力勞動。
以工業機器人為代表的智能制造裝備被廣泛應用。根據世界機械聯合會的數據,2013年機器人銷售量同比增長12%,達到17.8萬臺,在2008年到2013年之間,機器人年均銷售增長為9.5%。同時,隨著人工智能技術、新材料技術以及信息存儲、傳輸和處理技術的快速發展,工業機器人逐漸呈現出智能化發展態勢。裝配傳感器和具備人工智能的機器人能夠自動識別環境的變化,從而減少對人的依賴。未來的無人工廠能夠根據訂單要求自動規劃生產流程和工藝,在無人參與的情況下完成生產。高速網絡和云存儲使得機器人成為物聯網的終端和結點。隨著信息技術的進步,工業機器人將更有效地接入網絡,組成更大的生產系統,多臺機器人協同實現一套生產解決方案成為可能。
中國成為全球最大的智能制造裝備市場。2008~2013年,我國工業機器人銷量年均復合增長率達到37.2%,持續高于全球增速。2013年我國機器人銷售規模高達36560萬臺,同比增長41%,占全球銷量的20.5%,超越日本成為全球最大機器人需求市場,2014年的需求增速更是達到54%。但我國工業機器人的密度仍然非常低,為30臺/萬人,德國的機器人密度是我國的10倍,日本是我國的11倍,因此可預測,我國將成為全球主要機器人制造廠紛紛瞄準的智能裝備需求市場。
智能制造的影響。智能制造將推動制造業生產方式變革。基于互聯網、大數據、智能制造裝備的智能制造具有更快和更準確的感知、反饋和分析決策能力,更加能夠滿足個性化的市場需求,進行柔性化的產品生產。與當前全球制造業普遍采用的大規模訂單生產方式不同,智能制造使個性化產品的大規模定制成為可能,且這種方式即將成為現實。例如,大眾汽車已經制定了一項全新的生產戰略――模塊化橫向矩陣,通過標準化部件參數,最終達到通過一條生產線生產出市場所需的任何款型汽車的目的。
智能制造促進全球供應鏈管理創新。智能制造將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個生產過程,使得企業能夠在全球范圍配置和優化資源。新一代互聯網技術將催生虛擬產業集群,促使全球供應鏈管理向網絡化和虛擬化轉變。3D打印(堆積制造)的廣泛應用可以使消費者通過互聯網將其所需要的產品就地“打印”出來,由此可以預計,傳統的大型生產廠商將面臨數以萬計的小型社區生產者的挑戰。
智能制造引領制造業服務化轉型。智能制造貫穿產品制造的全過程,消費者不僅能夠獲得個性化的定制產品,還可以從產品設計階段就參與其中,監督和指揮加工制造、銷售物流環節,實現隨時參與和決策自由配置各個功能組件。相應地,制造企業也可以在線生產所需要的各種制造服務,實現生產要素的優化配置。在這種情況下,智能制造生產商不僅提品或“產品+附加服務”,而且提供一攬子的“產品服務包”,角色由產品提供者轉變為服務提供者。
智能制造加速制造企業成本再造。智能制造使得生產工藝和供應鏈管理更具有效率,能源消耗程度明顯降低,通過系統的自我糾正還能夠降低產品的不合格率,產品從設計到投入市場的周期也將縮短,快捷化、服務化的產品為企業創造更多的市場價值,這些都使制造企業的成本投入結構發生明顯變化。
主要發達國家智能制造發展概況
國際金融危機之后,為了刺激本國經濟增長,重新塑造在實體經濟領域的競爭力,許多發達國家都實施了一系列國家戰略,例如美國的“先進制造業伙伴計劃”、德國的“工業4.0”計劃、日本的“再興戰略”、韓國的“新增長動力戰略”、法國的“新工業法國”等。盡管這些戰略或計劃各有側重點,但都包括:對新興產業的補貼和扶持;對前沿技術(未來技術)研發的扶持;對中小企業的扶持;對競爭環境的優化;對新產品市場的培育;對人才培育的改革,等等。此外,通過發展智能制造適應新的要素和市場環境也是這些戰略或計劃的重要內容。
美國:以智能制造彌補勞動力成本劣勢。本輪金融危機以來,美國為重振本國制造業,密集出臺了多項政策文件,對未來的制造業發展進行了重新規劃,體現了美國搶占新一輪技術革命領導權,通過發展智能制造重塑國家競爭優勢的戰略意圖。
智能制造能夠在一定程度上彌補美國勞動力成本高的比較劣勢,從而促進高端制造業的回歸。2009年以來,美國先后了《重振美國制造業框架》、《制造業促進法案》和《先進制造業伙伴計劃》,明確要降低制造業成本,促進就業,實現美國能源獨立,并把美國打造為企業總部基地。而要實現這一目標,就必須以智能制造改造傳統制造業,并大力發展智能電網、清潔能源、先進汽車、航空和太空技術、生物和納米技術、新一代機器人、先進材料等新興領域。美國發展制造業的最大約束是高勞動力成本,通過發展智能制造,能夠大幅減少制造業的用工需求,使制造業勞動力成本支出維持在一個合理的比例內,從而使得美國的科技優勢能夠在本國轉化為產業優勢。
下一代機器人是實現智能制造的關鍵。美國在《重振美國制造業框架》中明確提出要發展先進機器人技術,在《先進制造業伙伴計劃》中也提出要推出一項耗資7000萬美元的下一代機器人研究計劃。2011年6月奧巴馬總統宣布啟動國家機器人技術計劃,并于2013年制定了《從互聯網到機器人――美國機器人路線圖》,從戰略意義、研究路線圖、重點發展領域等方面分析了美國制造機器人、醫療保健機器人、服務機器人、空間機器人、國防機器人的發展路線圖,推動機器人技術在各領域的廣泛應用,加強美國在機器人技術方面的領先地位。可見,下一代機器人是美國在智能制造產業布局的重點領域,工業機器人的普及和升級對緩解美國高勞動力成本的發展約束也起到積極作用。
德國:工業4.0構建智能生產系統。國際金融危機之后,德國經濟在2010年率先歐洲其他發達國家回升,其制造業出口貢獻了國家經濟增長的2/3,是德國經濟恢復的重要力量。德國始終重視制造業發展,并且專注于工業科技產品的創新和對復雜工業過程的管理。2010年,德國《高技術戰略2020》,著眼于未來科技和全球競爭,并將工業4.0戰略作為十大未來項目之一。2013年,德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手正式了《保障德國制造業的未來:關于實施“工業4.0”戰略的建議》,并得到了德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等德國學術界和產業界的響應和推動,從而上升為國家級戰略。
智能工廠成為發展方向。在工業4.0階段,新型的智能工廠基于信息物理系統并借助社交網絡,可實現自然的人機互動,這將重塑傳統制造工廠模式下人與生產設備之間操控與被動反應的機械關系。為達此目的,需要在制造裝備、原材料、零部件及生產設施上廣泛植入智能終端,借助物聯網不僅可實現終端之間的實時互動,自動信息交換,自動觸發行動,而且可實施獨立控制,對生產進行個性化管理。人還可以通過遠程控制系統,對生產系統加以調控,可使從業人員的工作與家庭生活之間的關系更為協調。
構建嵌入式制造“智能生產”系統。在構建工業生產的各種要素中,除了傳統的土地、勞動、資本、企業家等要素之外,數據將成為一種重要的甚至是影響全局的生產要素。依托于信息物理系統,智能工廠生產出可實時生成數據的“智能產品”,形成大數據系統。大數據經過實時分析與歸總后,形成“智能數據”,經過可視化和互動式加工,向智能工廠反饋產品和工藝流程的實時優化方案,從而形成“智能工廠―智能產品―智能數據”閉環,驅動生產系統走向智能化。而這一切的實現,依賴于云技術等互聯網基礎設施的建設和應用。智能工廠和智能產品構成嵌入式制造系統,該系統的特點是:企業間的業務流程構成橫向價值鏈,企業內部的運營流程構成縱向價值網絡,終端到終端技術實現橫向和縱向的整合。在智能工廠的基礎上,通過物聯網和服務聯網,將智能交通、智能物流、智能建筑、智能產品和智能電網等相互連接,以新型工業化實現經濟社會系統的全面智能化。
英國:重構制造業價值鏈。2008年的國際金融危機中,曾一度推行去工業化戰略的英國實體經濟遭受沉重打擊,迫使英國政府重新摸索重振制造業的方法。為增強英國制造業對全球的吸引力,英國政府積極推進制造基地建設,面向境外企業進行招商。2011年12月,英國政府提出“先進制造業產業鏈倡議”,支持范圍不僅包括汽車、飛機等傳統產業,還包括在全球領先的可再生能源和低碳技術等領域,政府計劃投資1.25億英鎊,打造先進制造業產業鏈,從而帶動制造業競爭力的恢復。
隨著新科學技術、新產業形態的不斷涌現,傳統制造模式和全球產業格局都發生深刻的變化,英國政府于2012年1月啟動了對未來制造業進行預測的戰略研究項目。該項目是定位于2050年英國制造業發展的一項長期戰略研究,通過分析制造業面臨的問題和挑戰,提出英國制造業發展與復蘇的政策。2013年10月,英國政府科技辦公室報告《未來制造業:一個新時代給英國帶來的機遇與挑戰》。報告認為制造業并不是傳統意義上“制造之后進行銷售”,而是“服務+再制造(以生產為中心的價值鏈)”,并在通信、傳感器、發光材料、生物技術、綠色技術、大數據、物聯網、機器人、增材制造、移動網絡等多個技術領域開展布局,從而形成智能制造的格局。
2014年,英國商業、創新和技能部了《工業戰略:政府與工業之間的伙伴關系》,旨在增強英國制造業的競爭性,促使其可持續發展,并減少未來的不確定性。報告分析了當前產業現狀,明確了重點扶持領域以及前沿技術,提出通過創新平臺,加強創新研發與工業的銜接,并且提出完善技能培訓體系,支持高成長性的小企業進行技術創新,激勵商業合作創新,建立公平、透明的政府采購體系等多項政策措施,重點支持大數據、高能效計算,衛星以及航天商業化,機器人與自動化,先進制造業等多個重大前沿產業領域。
日本:鞏固“機器人”大國地位。早在1990年6月,日本通產省就提出了智能制造研究的十年計劃,并聯合歐洲共同體委員會、美國商務部協商共同成立IMS(智能制造系統)國際委員會。在隨后的10年,日本共投資1500億日元進行智能制造系統的研究和實驗。1992年,日、美、歐三方共同提出研發能使人和智能設備不受生產操作和國界限制的合作系統,并于1994年啟動了先進制造國際合作研究項目,其中包括全球制造、制造知識體系、分布智能系統控制等。日本機器人在制造業工廠迅速普及,汽車制造商都廣泛采取智能制造技術,注重自動化、信息化與傳統制造業的融合發展,通過計算機軟硬件技術將自動化制造系統有機集成起來。
日本是全球工業機器人裝機數量最多的國家,其機器人產業也極具競爭力。為適應產業變革的需求和維持其“機器人大國”的地位,2015年1月,日本政府了《機器人新戰略》,并提出三大核心目標:一是成為“世界機器人創新基地”,通過增加產、學、官合作,增加用戶與廠商的對接機會,誘發創新,同時推進人才培養、下一代技術研發、開展國際標準化等工作,徹底鞏固機器人產業的培育能力;二是成為“世界第一的機器人應用國家”,在制造、服務、醫療護理、基礎設施、自然災害應對、工程建設、農業等領域廣泛使用機器人,在戰略性推進機器人開發與應用的同時,打造應用機器人所需的環境,使機器人隨處可見;三是“邁向世界領先的機器人新時代”,隨著物聯網的發展和數據的高級應用,所有物體都將通過網絡互聯,日常生活中將產生無數的大數據,因此,未來機器人也將通過互聯網交換和存儲數據,平臺安全以及標準化也會不可或缺。
實施嚴格技術保密是日本智能制造設計研發的重要特征。為確保核心技術不被泄露和盜版,所有的大中型制造企業一般都設立了相應的智能制造“設計中心”,其主要職能是將研發中心產生的新工藝技術固化在所生產的智能制造裝備之中。如日本機器人制造商發那科(FANUC)利用“黑匣子”的形式將控制軟件濃縮然后再交付客戶,以保證核心機密不被泄露和盜版;日本阿斯莫微電機有限公司的智能制造設計中心統攬了70%左右研發中心的設計圖紙進行自行制造;日本天龍工場(YAZAKI)燃氣儀表制造公司的所有設備都是工廠遵循“以需定制”的原則,根據客戶的實際需求進行自主研發和制造。通過加大對智能裝備硬件核心技術和智能軟件核心技術的加密和保護,保障了智能制造產品的長期競爭力。
我國推動智能制造的進展、主要瓶頸及對策建議
我國推動智能制造的進展。為適應工業化進入后期階段的發展特征,應對新科技革命和產業變革的挑戰,近年來,我國中央政府、地方政府和企業都制定、實施了一系列促進智能制造和智能制造產業發展的戰略、政策和具體措施,以推動智能制造的發展和普及。
中央政府連續出臺政策力推智能制造,國家層面智能制造戰略框架逐漸清晰完善。2010年10月,國務院《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》,明確提出要加大培育和發展高端裝備制造產業等七大戰略性新興產業,并將智能制造裝備列為高端裝備制造產業的重點方向之一。2012年5月,工業和信息化部《高端裝備制造業“十二五”發展規劃》,指出在智能制造裝備領域將重點發展智能儀器儀表與控制系統、關鍵基礎零部件、高檔數控機床與基礎制造裝備、重大智能制造成套裝備等四大類產品。2012年4月,科技部《智能制造科技發展“十二五”專項規劃》,布局了基礎理論與技術研究、智能化裝備、制造過程智能化成套技術與裝備、智能制造基礎技術與部件、系統集成與重大示范應用等五項重點任務。從2011年到2014年連續四年,國家發展和改革委員會同財政部、工業和信息化部共同實施《智能制造裝備發展專項》,重點突破以自動控制系統、工業機器人、伺服和執行部件為代表的智能裝置,加大對智能制造的金融財稅政策支持力度。2015年3月,工業和信息化部啟動智能制造試點示范專項行動,并且部署了智能制造綜合標準化體系建設。2015年,“中國制造2025”成為國家戰略,提出以加快新一代信息技術與制造業融合為主線,以推動智能制造為主攻方向,重塑我國制造業的競爭優勢。隨著這一系列國家層面的戰略、規劃、政策的頒布和實施,我國智能制造發展的重點和方向逐漸清晰,支持智能制造發展的政策框架也基本完成。
發達地區率先推動智能制造發展。經過改革開放以來三十余年的高速發展,東部發達地區制造業要素供給發生巨大變化,勞動力、土地、資源、能源約束都相繼出現,已經進入必須依靠技術進步和產業變革實現發展的新階段,對發展具有要素集約效應的智能制造有迫切的要求。在這種情況下,發達地區地方政府在全國率先制定相關發展計劃,促進智能制造發展。例如,浙江省2012年開始部署“全面推進機器換人”,提出五年實施5000億元機器換人項目。廣東東莞自2014年起每年支出2億元財政資金扶持企業“機器換人”,目前大量的機器人已運用到生產線中。在國家和地方政策的扶持下,機器人制造商不斷涌現,江蘇、上海、廣東、河南洛陽等省市紛紛成立了工業機器人產業技術創新聯盟。2013年3月,中國機器人產業創新聯盟在北京成立,標志著我國機器人等智能制造產業躍升到一個新的發展階段。
國內領軍制造企業加快布局智能制造。2012年,海爾開始謀劃建設數字化互聯網工廠,探索智能制造的模式創新。目前,海爾已建成兩大支撐平臺――眾創匯用戶交互定制平臺和海達源模塊商資源平臺,四大互聯工廠――沈陽冰箱、鄭州空調、佛山洗衣機和青島熱水器,開啟定制化大規模生產模式,很好地契合了工業4.0的智能制造之路。用戶通過多種終端登陸交互平臺,實時跟蹤由定制內容、定制下單、訂單下線到訂單配送等10個關節性節點構成的生產全過程。從此,用戶不再是產品的被動接受者,而是產品的設計創造者。在生產制造的另一端,零部件供應商紛紛升級為模塊商,直接對接用戶需求,與用戶共同參與產品設計,提升產品增值空間。海爾互聯工廠顛覆了傳統家電業的制造模式,在全球范圍內實現行業引領。在汽車生產領域,奇瑞專門成立了機器人公司,并于2012年宣布將自己研發的200臺機器人投入應用,將在3年內打造初具規模的工業機器人產業化基地。在通訊設備領域,中興、華為都開啟了智能制造,中興位于西安的智能手機生產基地建設了25條全自動生產線,在多數環節實現全自動化生產。
我國智能制造發展面臨的主要瓶頸。我國工業化起步晚,技術積累相對落后,先進技術的產業化能力也與發達國家存在顯著差距,致使國產智能制造產品和系統的發展同時面臨技術和市場的瓶頸。
關鍵零部件受制于人,導致國產智能制造裝備價格倒掛,缺乏競爭力。以智能制造最核心的裝備――工業機器人為例,目前我國精密減速機、控制器、伺服系統以及高性能驅動器等機器人核心零部件大部分依賴進口,而這些零部件占到整體生產成本70%以上。其中,精密減速器75%的份額被日本壟斷,國內高價購買占到生產成本的45%,而在日本僅為25%,我國采購核心零部件的成本就已經高于國外同款機器人的整體售價,在高端機器人市場上根本無法與國外品牌競爭。絕大多數國內機械零部件企業都只能生產低端產品,不能夠滿足高端智能裝備產業發展的要求,而這些產業的升級遠比組裝裝配環節的制造業要困難得多,需要的時間也更漫長。短期內,我國智能制造裝備產業的發展仍然需要采購國外零部件,但必須降低進口部件采購成本,實現采購渠道的穩定和多元化。
軟件系統發展滯后造成智能化水平難以提高。相對于硬件方面的技術差距,軟件技術水平與發達國家的差距更顯著。長期以來,我國重硬件制造、輕軟件開發的思維十分普遍,智能制造裝備生產企業的軟件技術積累嚴重不足。近年來,雖然制造企業和軟件企業的系統集成能力有所增強,但鮮有企業和科研機構進行智能制造基礎軟件系統的開發,國產數控機床、機器人等高端產品還大量使用國外軟件系統,國內軟件企業的研發也主要針對消費產品市場。在跨國公司布局智能制造裝備模塊化生產和操作系統研發時,我國的智能制造裝備產業將面臨基礎操作系統缺失的風險。
跨國公司壟斷勢力擠壓國內企業發展空間。當前,全球智能制造產業的壟斷勢力已基本形成,對后發國家智能制造產業發展形成了掣肘作用。雖然我國成為全球最大的智能制造裝備的需求市場,但70%以上的市場份額被ABB、FANUC、YASKAWA等幾家國際巨頭所占據,高端市場的90%依賴進口,國內還沒有一家具有全球影響力的智能制造企業。近年來,隨著我國工業機器人等智能裝備市場的增長提速,跨國公司加快了在國內的戰略布局,以合資或獨資形式在我國經濟發達地區建設工廠,雖然對帶動我國智能制造產業的發展和技術進步起到一定的作用,但同時也進一步擠壓國內自主品牌企業的市場空間。
促進我國智能制造發展的對策建議。新科技革命為我國發展智能制造及相關產業帶來重大機遇,我國應把握“機會窗口期”,積極總結和借鑒國外先進經驗,以智能制造為突破口,推動我國產業技術升級,實現制造業競爭優勢由傳統要素優勢向技術優勢的轉型。
將基礎系統軟件的開發和標準的制定納入到頂層設計中。未來智能制造的發展將圍繞軟件系統展開,例如,德國智能工廠建設就基于信息物理系統,GE、西門子等都由傳統制造向服務化轉型,為用戶提供一整套的系統解決方案。作為互聯網企業的谷歌將研發目標瞄準機器人的操作系統和標準建設。我國之所以要從國外進口高端裝備和成套生產線,一個重要原因就是缺乏自主工藝數據庫和專家系統,這是我國發展智能制造產業的短板。因此,必須重視基礎軟件系統和標準的制定工作,形成自主的智能制造產業制高點,避免在硬件制造中再次受制于國外操作系統。
加強關鍵核心技術攻關,打造國產機器人自主品牌。我國的機器人產業起步較晚,由于發展階段、條件和目標不同,機器人產業很難也不能再走傳統“市場換技術”的老路。將來應大力推動核心關鍵技術的攻關項目,加強對技術研發成果的知識產權保護工作。同時,培育具有國際影響力的機器人骨干企業,發展一批創新力強的中小型企業,提升國產自主品牌的國際競爭力。
大力培養技能工人,注重利用全球人才資源。從美國的《重振美國制造業框架》到《先進制造業伙伴計劃》,再到《先進制造業國家戰略計劃》,都把提高勞動者素質作為重要的政策內容,通過對工人進行培訓提高其勞動技能,以適應先進技術發展的需要。我國也要大力發展滿足智能制造要求的職業技能教育和培訓,以不斷適應制造業變革所需要的技能要求,同時還要吸引全球制造業人才,尤其是高層次人才,利用全球人才資源發展中國智能制造。
完善落實相關配套政策,大力鼓勵技術創新。美日歐等發達國家的先進制造業都獲得了政府的大力扶持,財政資金也大量向研發創新傾斜。例如,日本在2006~2010年間為了攻克關鍵的服務機器人技術每年投入1000萬美元,美國聯邦政府當前對每個制造業創新研究資助7000萬美元至1.2億美元。為扶持智能制造產業的發展,我國也應從多個方面完善落實相關配套政策:加大財政和稅收方面的扶持力度,建立智能機器人研發風險準備金,激發制造業企業創新活力;加大對國產智能制造裝備的政府采購,給予這個幼稚產業一定的保護期;在部分地區、部分行業開展智能制造試點示范,探索新模式、新方法,并逐步推廣普及。
參考文獻
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2010年,我國成為全球最大工業制造國,但在苗圩看來,“缺少一批具有國際競爭力的骨干企業,在一些重大技術和裝備方面都亟待突破,一些重要產品在國際市場上仍未能占有一席之地。我們還不是制造業強國。”
面對全球工業轉型熱潮以及新技術形態的挑戰,苗圩指出,工業化和信息化的深度融合是世界各國在新一輪產業革命中積極搶占的制高點,而“中國制造2025”就是要堅持創新驅動、智能轉型、強化基礎、綠色發展,“切入點就是抓住智能制造”。
以下為采訪實錄:
Q:今年的政府工作報告中,提出了“中國制造2025”發展規劃。它是否是中國制造業未來的整體規劃和路線圖,基本思路是什么?
苗圩:今年“兩會”總理的政府工作報告中提出要制訂“中國制造2025”規劃綱要。這是中國制造業發展的一件大事。回顧在應對目際金融危機的過程中,在2010年,中國成為世界第一制造業大國,這也是在歷史上我們時隔150年之后,重新又占據了制造業第一大國的位置。
我們是制造業大國,但還不是制造業強國,還沒有一大批具有國際競爭力的骨干企業,產業發展還有一批重大技術、裝備亟待突破。另外,我們還應該有一些重要產品在國際市場上占有一席之地。這些方面表明,我們還需要從制造業大國向制造業強國去轉化、去努力、去奮斗。
根據這個思路,在中國工程院150多名專家花了一年半時間進行戰略論證的基礎上,我們又花了一年多時間制定了“中國制造2025”規劃綱要。這個規劃大體需要用三個十年左右的時間,完成中國從制造業大國向制造業強國的轉變。我們也提出了分三步走的戰略。“中國制造2025”也就是三步走第一個十年的行動綱領,也是一個路線圖,也有它的時間表。
待國務院審批通過后,我們還要組織工業行業認真宣貫這個綱要。這個綱要的主要內容大致是幾個方面:第一是強調創新驅動,第二是質量為先,第三是綠色發展,第四是結構優化,第五是人才為本。通過實施規劃綱要,我們為后兩步走奠定好的基礎。通過這十年的努力,我們能進入全球制造業的第二方陣。
在最近的講話中也提到了網絡經濟的概念。今年總理的政府工作報告中,第一次提出了工業互聯網的概念。我們要高度重視這方面發展的趨勢,抓住這一輪發展的機遇,趁勢而上,發揮后發優勢。
Q:目前我國的智能制造發展到什么水平?為推動智能制造發展,工信部將采取哪些措施?
苗圩:去年以來我們在研究國際上新一輪科技革命和產業變革的內涵到底是什么。盡管各方面認識并不完全一致,眾說紛紜,各有各的觀點,但是不同中有共同點。共同點是由于有線特別是無線、移動、寬帶、泛在的網絡的推廣和普及,帶來了新一輪發展的機遇。互聯網能改變人類的生活方式、工業的生產方式,提供了很多新服務、新業態和新發展模式。而且互聯網的技術到現在還沒有走到盡頭,它的應用更是日新月異層出不窮,所以互聯網帶來的變化需要我們高度重視,認真研究。
在新一輪科技革命和產業變革中,各國都在研究如何搶占新一輪發展的制高點。我們認為,互聯網和傳統工業行業的融合是要認真重視和搶抓的機遇,這也是所說的制高點的問題。還有一個切入點的問題,或者說主攻的方向。我們經過研究認為,抓智能制造就是我們主攻的方向。前幾年我們已經做了一些探索,比如兩化融合的試點示范,在這個基礎上把智能制造抓在手里,這是解決我國制造業由大變強的根本路徑。
過去五年,我國工業企業在研發設計方面應用數字化工具普及率已經達到54%,近五年年均增長4個百分點。現在很多工業企業甩開圖版,搞無紙化設計、數字化模型,這些方面的大量應用,減少了研發的周期,提高了設計的效率,也降低了研發成本。另外在規模以上的工業企業中,生產線上數控裝備比重已經達到30%,近五年也是年均增長4個百分點。這些方面都有很好的發展勢頭。
當然與發達國家相比還有差距,特別是在智能化方面。過去我們使用的一些數控系統、工業機器人,基本上是按人設定的程序作業,它自己并沒有人工的智能。所以就出現過有人在修理機器人的時候,一旦忘記關閉電源,機器人對人造成傷害甚至致死的情況。它沒有智能裝置能感知有人在這作業,設定的程序就不能工作。我們在高端的傳感器、重要的操作系統、數字化的基礎上需要進一步提高智能化的水平,這樣才能達到智能制造的要求。
從產品上來說,現在也有一系列智能化的產品,比如工業機器人原來是數控化的、不智能的,將來工業機器人可能智能化。汽車現在還要靠人來駕駛,各國都在研究能不能把人從駕駛的位置上解放出來,人真正是坐汽車而不是開汽車,把開汽車交給智能汽車本身和整個道路智能化系統。當然這里還要有一定的路要走,還有很多技術難題要攻破。現在一些國家已經有這方面的計劃,也有實際的車在路上跑。
再比如一些智能化的產品,最典型的是智能手機。過去的手機是不智能的,現在的手機把很多計算機的功能、網絡的應用功能全部集合在手機上。從3G開始都是智能化手機了。這是工業產品的智能化。
智能制造我們正在研究,這是一個主攻方向,一個切入點。工業和信息化部正在參與國家組織的關于智能制造重大工程的研究,我們想從今年開始花大約三年時間,選擇重點領域,選擇一些地區、行業做一些試點和示范探索,不斷總結經驗,推進智能制造發展。
Q:我國工業機器人產業發展的總體規劃和重點?在工業機器人的推廣方面,工信部有何舉措?
苗圩:2013年底,工業和信息化部了《關于推進工業機器人產業發展的指導意見》,提出到2020年,培育3至5家具有國際競爭力的龍頭企業和8至10個配套產業集群,高端機器人方面國產機器人占到45%左右市場份額。
這幾年國產機器人發展有很大的進步。過去大約一半左右的機器人是用在汽車行業,現在已經突破了這個界限,在電子信息行業等其他工業行業里都開始得到普及和應用。這方面廣東做得比較好,它們第一次把機器人用在電子信息產業中。
過去由于勞動力成本比較低,廣東是加工貿易最發達的省份,在生產線上雇了大量的農民工,來做一些簡單的勞動。由于兩個方面發生變化,一個是產品的集成度越來越高,二是勞動力成本在不斷上升,這就給機器人在這個行業的發展應用提供了巨大的機遇。
國際上用于衡量機器人普及的指標是每萬名工人機器人擁有量,我國每萬名工人機器人擁有量為23臺,德國為273臺,日、韓則已超過了300臺。這表明我們以機器換人還有很大的潛力、很大的市場。
當然,這也帶來企業生產組織方式、管理方式改變以至于社會上的問題,大量的機器人取代了人,就業怎么辦?所以我們還要兼顧好中國人口比較多、還有很大就業壓力的情況,一步一步循序漸進地進行。同時預示著勞動力的培訓越來越重要,干簡單勞動的勞動力找工作越來越困難了,懂得軟件、計算機,會操作的勞動力需求越來越多了。從職業教育方面還要跟上去。
總體上講,抓工業機器人的發展,一方面要抓產品技術突破和重要配套的組織,另一方面抓好應用。從這兩方面入手,使我國工業機器人發展占據更有利的位置。
Q:工業機器人的發展會對我國工業轉型升級起到怎樣的作用?
苗圩:工業機器人在工業領域的推廣應用,將提升我國工業制造過程的自動化和智能化水平,降低人工成本上升和人口紅利減少對我國工業競爭力的影響,提高生產效率和產品質量,降低生產成本和資源消耗,保障安全生產,保持和提升我國工業的國際競爭力。
Q:業界普遍認為,工業互聯網會成為國家經濟和互聯網產業的一個新的增長極。您覺得這個產業的規模和潛力是怎樣的?
苗圩:工業互聯網是順應新一輪工業革命和產業變革的一個重點發展領域,也是政府工作報告中提到的“互聯網+”最早實現的行業之一。工業互聯網有非常大的發展潛力,在現實中有很多企業也注意到應用互聯網技術來提高企業的整體競爭能力。據一個國際權威機構估算,在未來20年中,中國工業互聯網發展至少可帶來三萬億美元左右GDP增量。
我們應該高度重視,積極引導,做好工業互聯網的應用和發展。從兩個方面切入,實現融合發展。第一個方面,就是前面提到的智能制造。第二個方面,就是把互聯網引導工業企業、工業行業中去。互聯網發展方面,中國有一批互聯網企業成為國際競爭的領跑者。把這些企業發動起來,和工業企業密切融合,搭建好工業互聯網發展的框架,就會為企業未來的發展提供更多的機會。
據國際權威機構測算,應用工業互聯網后,企業的效率會提高大約20%,成本可以下降20%,節能減排可以下降10%左右。
工業和信息化部正在組織論證工業互聯網整體的架構。互聯網時代是自上而下的架構,工業互聯網是自下而上的發展戰略,也就是從數據中心怎么建、云服務怎么用、大數據怎么分析這些方面入手,從企業到行業到國家乃至到國際。同時也要趨利避害,既要看到它發展有利的一面,也會給我們帶來負面的影響,比如如何保證網絡的安全,不被攻擊、不被篡改,如何保護用戶個人的信息安全。這些方面都還需要研究,趨利避害,為發展做一個更好的謀劃。
Q:現在互聯網跟工業的融合應用還有很大的空間?
苗圩:還有很大的空間。現在互聯網應用多半是在營銷環節和售后服務環節、采購環節,如B2C和B2B,以后在制造環節以及企業與企業之間,都會給現有的生產方式帶來顛覆性或者革命性的變化。
比如說,現在制造大規模消費類的產品,一定是集約制造,這是最經濟最合理的,但問題是對個性化需求的滿足不夠。現在通常是一個企業大批量制造出產品,發送到各地,通過分銷的環節到達用戶的手中。將來隨著互聯網的普及,每個人都可能成為設計師,你需要的材料和零部件,可以通過網上采購過來,自己也可以把它生產出來。這是最好的滿足個性化需求的生產方式。
眾所周知,個性化的定制是附加值最高的。西裝成批生產出來的并不很值錢。如果按著量體裁衣做出來的衣服,一定比大批量生產出來的更值錢。
Q:在今年的政府工作報告中,總理提到了關于經濟增長的雙引擎。在雙引擎的表述中,一方面是傳統的引擎,擴大公共產品、公共服務的引擎;另一個是大眾創業、萬眾創新的新引擎。您怎么看待新引擎產生的驅動力?
苗圩:去我們通常重視第一個引擎,就是公共服務類產品的發展,不夠重視大眾創業、萬眾創新作用的發揮。比如說,我們的發展主要著眼于一些大企業、規格化產品。比如鼓勵研發的政策最終可能大部分落到大企業、大院所。其實中小企業、小微企業有天然、內生的動力和活力,不要看企業小,創業者只要創辦這個企業,就一定想讓它由小到大、由弱變強,一定是這樣。我們再看看發達國家的技術研發成果,當然有一些是大企業自己投入和研發產生出來的,但是大量的還是購買中小企業、小微企業的研發成果為己所用。
關鍵詞:團隊文化;大學生科技創新團隊;團隊建設
中圖分類號:G645 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)16-0091-02
圍繞大學生的創新創業實踐教育,國內各高校一直在進行著改革和探索。積極引導大學生積極參加科技創新實踐活動,組建大學生科技創新實踐團隊,建立大學生科技創新實踐的機制成為各高校教育共識[1]。其中,大學生科技創新團隊作為創新性人才培養的有效載體,如何進行團隊建設、如何開展團隊活動、發展怎樣的團隊模式等問題成為研究關注的焦點[2,3],而針對大學生科技創新團隊文化的研究比較欠缺。大學生科技創新團隊文化是指團隊成員所共有的科技創新態度、價值觀念和行為規范,是一種團隊個性的信念和行為方式,是團隊系統協同有序發展必不可少的精神環境激勵[4],是團隊發展的“靈魂”。本文以國內知名的優秀大學生科技創新團隊如華中科技大學Dian團隊、聯創團隊和哈工大競技機器人隊為研究對象,分析總結他們共同的優秀團隊文化特征,為高校大學生科技創新團隊文化建設提供參考。
一、優秀大學生科技創新團隊文化共同特征
華中科技大學Dian團隊、聯創團隊、哈工大競技機器人隊等是目前國內知名優秀大學生科技創新團隊,是國家宣傳和號召學習的優秀典型,這些團隊經過多年的探索、建設,已形成了自己穩定的團隊文化,并通過傳承創新,不斷促進著團隊的發展。通過整理分析不難發現,這些優秀大學生科技創新團隊都具有如下幾個重要的共同文化特征。
1.明確的發展目標和宗旨。團隊明確的發展目標和宗旨是團隊發展的方向,是團隊文化建設中最重要的要素。如,Dian團隊的宗旨是:“培養隊員高尚的道德情操、優秀的工作作風和過硬的技術能力。”聯創團隊的發展目標是:“為那些有潛力、肯努力,且富有激情的學生創造條件,引導他們快速成長,使每個聯創人都能夠成為獨當一面的人才。”競技機器人隊團隊宗旨和目標是:“對在校大學生進行創新思維的培養,提供大量的動手實踐機會。致力于推動競技機器人比賽在機器人設計、制造、場地快速測量和控制、調試界面、算法優化、綜合傳感器應用、機器人通信、機器視覺和機器智能等領域的技術更迭與應用革新。”每個大學生追求的目標不同,當學生在選擇加入某個團隊時,會考慮個人的發展和興趣是否與團隊發展目標宗旨相一致,只有與團隊發展志同道合者才會更有積極性,更有動力去付諸行動。
2.良好的團隊精神。團隊精神是優秀大學生科技創新團隊文化建設的第一要點,是團隊成員的思想指引,是凝聚團隊、推動團隊發展的精神力量。如Dian團隊團訓:“優秀是一種習慣,細節決定成敗,態度決定一切,好態度會帶來更多機會。”聯創團隊的團隊精神:“合作、積極主動、精英意識與創新”;競技機器人隊的團隊精神:“規格嚴格,功夫到家”。除了這些團訓、口號,如Dian團隊有自己的隊歌“咱團隊的人”,競技機器人隊有自己的隊頌“哈工大機器人隊頌”。正是這些良好的團隊精神指引著懷有共同信念的優秀大學生們向著同一個方向,齊心協力、共同前進。
3.健全的團隊制度和規范。團隊制度和規范是團隊文化維系的保障,是團隊成員的行為準則。這些知名團隊針對招新、考勤、激勵等都有相應的管理制度與規范。如Dian團隊有明確的團隊章程、隊員守則、財產管理和使用辦法等一系列管理制度與規范[5];如聯創團隊有完善的新成員培訓、出勤工作以及進度檢查等制度;如競技機器人隊有嚴格的考勤制度、招新培訓制度等。這些團隊健全的管理制度和規范明確了團隊成員應承擔的義務和責任,確保了團隊長期健康有序的運行。
4.良好的知識共享和傳承。良好的知識共享和傳承是團隊文化發展與創新的前提,是團隊成員和整個團隊快速成長的重要途徑。如Dian團隊實行的導師制、導生制、顧問制實現全方位指導與培養,有詳細的預備隊培養實施辦法,更值得稱贊的是,Dian團隊在北京、深圳、武漢等全國主要城市以及歐洲、北美等國家建立了Dian團隊分站,已畢業的隊員能持續關注和指導團隊的發展[5]。聯創團隊、競技機器人隊等都有類似的導師制和導生制,由專業教師和老隊員培養新隊員,新隊員通過學習成長變成老隊員。團隊通過知識共享和傳承,形成牢固的根基,并不斷發展壯大。
5.豐富的文化活動。豐富的文化活動是團隊文化不可或缺的部分,是創造團隊和諧氛圍、增強團隊凝聚力的有效手段。如Dian團隊除了傳統的“生日party”、年終茶話會,還有自己的游泳節、圣誕籃球賽等文化活動[5];又如聯創團隊有每年的年會、素質拓展等文化活動。這些豐富的文化活動讓團隊成員在競賽、做項目之余充分放松,成員之間相互了解、增進感情,在歡樂友愛的氛圍中,不自覺地增強了團隊成員之間的凝聚力。
二、大學生科技創新團隊文化建設啟示
1.確定團隊共同目標和宗旨。每一支大學生科技創新團隊學科方向不同,所面向的學生對象也具有特殊性,應綜合考慮團隊成員的學科背景、知識結構、能力、團隊以及團隊成員發展所追求的目標等,首先確定出獲得團隊成員普遍認可的最終共同目標和宗旨,進而分別設定團隊發展的階段目標,以及涉及到成員個人發展的子目標,最后通過團隊成員執行實現而轉化為具體團隊成果。團隊共同目標和宗旨的確定是團隊文化建設的第一件大事,只有志同道合者走到一起,合作才更順暢,團隊才能得以發展。
2.統一團隊價值觀共識,提煉團隊精神。共同的價值觀是解決團隊矛盾、爭論、沖突的關鍵,是團隊文化的核心[6]。大學生科技創新團隊中的主體是大學生,已形成了成熟的價值觀,每個人看待事物的觀念、態度和看法不盡相同,應結合團隊大學生的思想特點,統一團隊的價值觀共識。只有所有成員認同團隊的價值觀、共同遵守團隊的行為準則,才會有利于團隊矛盾和沖突的解決,有利于成員之間的良好合作,有利于團隊和諧發展。團隊精神是團隊文化的靈魂,在統一團隊價值觀共識基礎上,應提煉符合團隊特質的團隊精神,以口號、隊歌等形式對團隊成員進行宣傳和培訓學習,增強成員團隊意識,提高團隊的向心力,進而形成多人同心,其利斷金的團結集體。
3.制定團隊管理及規章制度。團隊管理及規章制度是團隊目標與宗旨、共同價值觀、團隊精神的具體物化。只有通過有效管理和規章制度,約束學生成員按照團隊的行為準則行事,才能保障團隊高效運行。在制定學生科技創新團隊管理及規章制度時,要充分考慮團隊成員畢竟仍是學校的學生,所制定的管理和規章制度不應超越所在學校或學院、系、所的管理及規章制度。同時,盡可能讓每一位團隊成員參與團隊管理及規章制度的制定,充分調研團隊成員的意見,聽取、討論并采納團隊成員好的建議,這樣所制定的團隊管理及規章制度才能得到團隊成員的一致認可,才能提高團隊的執行力。
4.建立知識共享與傳承機制。導師制、導生制以及顧問制是目前優秀大學生科技創新團隊普遍采取的知識共享與傳承的制度,是經過實踐證明值得借鑒和推廣的方法。基于導師制、導生制以及顧問制,需要進一步完善新成員招錄辦法、新成員培訓辦法、學術例會及報告辦法等,通過這些具體的形式開展,落實知識共享與傳承。除此之外,考慮大學生的年輕個性,可以有效借助網絡新事物,如論壇、QQ群、微信群等加強團隊成員之間業余交流,不僅能保持在隊成員的活躍性,還能保持與已畢業離隊成員之間的聯系。
5.積極開展團隊活動,創造和諧團隊氛圍。開展團隊活動是提高團隊積極性和凝聚力的重要方式,是團隊文化不可或缺的部分。大學生科技創新團隊成員是一個年青的群體,比較有個性和愛玩的積極性。在團隊活動設置上,除了開展春游、秋游、年終茶話會、素質拓展等傳統活動外,還可以開展如校內或校外學生團隊聯誼活動、日租房一展廚藝等其他形式的團體活動,盡可能幫助團隊成員拋開項目、競賽等壓力,放松心情,增進團隊學生之間的彼此了解、熟悉,進而形成相互信任、相互理解、相互尊重的和諧團隊氛圍。在和諧團隊氛圍影響下,團隊成員會更愿意承擔、能更抱團。
大學生科技創新團隊文化建設是一項長期重要任務,不同的團隊不同階段有不同的建設重點,知名大學生科技創新團隊的共同優秀文化特征可作為重要的參考借鑒,但不能復制。大學生科技創新團隊文化建設仍需要結合本團隊的特點,與時俱進,不斷創新和完善,形成適合本團隊的獨特團隊文化,進而促進團隊健康發展,促進大學生創新創業教育培養。
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[關鍵詞]學術社團;高職機電;創新創業
[中圖分類號]G717[文獻標識碼]A[文章編號]10054634(2017)02010305
0引言
近年來,黨和國家高度重視大學生的創新創業教育,教育部先后啟動了“大學生創新創業計劃訓練”“大學生人才培養模式創新試驗區”等建設項目,以促進創新、創業和管理高層次人才的培養[1,2]。同時,根據大量企業調查發現,高職機電類學生除了應具備必須的專業知識外,更應具有較強的創新實踐能力和管理能力。然而目前創新創業教育在高職院校的開展情況并不樂觀,主要體現如下:高職機電類學生大多墨守成規,禁錮于書上的標準答案而缺乏創新思維和求異精神,這跟重視技能的教育方式有關;學生缺少創新創業的實踐,大多數學校的學術社團活動主要針對于少數學生;對開展創新創業教育的制度和管理還不完善[46]。
隨著高職院校創新創業教育的不斷深入,浙江工業職業技術學院機電一體化技術專業以課程改革與人才培養方案改革為重點,以創新創業人才培養機制為引導,以培養具備實踐創新能力、企業管理及創業能力的高層次人才為目標,將創新創業教育理念融入到人才培養方案和課程教學。目前建立了專業學術社團“大學生機電產品創新協會”,本著“以科技為創新源泉,以實踐為創業動力”的理念,積極開展一系列科技創新與創業活動。通過這些社團活動提升了高職機電類學生的創新創業能力、就業競爭能力和持續發展潛力,涌現出了一批優秀畢業生,并建成了一支優秀的師資隊伍。
1創新創業人才培養的探索與實踐
1.1實踐“三階段、立體型、多元化”的專業人才培養方案為做好以學生為本的創新創業能力教育,在專業人才培養體系的設計中始終堅持統一性與多樣性相結合,具體實踐中采取控制總學分、課程優化、分層教學、輔修專業等多種形式,滿足不同基礎、不同發展意向學生的需求,促進學生的個性發展,增強培養的彈性,促進學生自主提高。通過對學生培養目標的系統設計,構建了機電一體化技術專業的“三階段、立體型、多元化”人才培養方案,總體結構如圖1所示。其中,“三階段”是指創新創業意識融通人文課程體系,創新技術融入專業核心課程,創新創業訓練滲透專業方向課程;“立體型”指以實驗實訓室、學生工作室為依托的課內外“創新實踐平臺”,和以紹興市工業設計基地、紹興市科技館等為依托的校內外“創業訓練平臺”互補立體型結構,為學生創新創業教育和鍛煉提供了保障;“多元化”指創新創業成果多樣性和評價體系多元化。學生根據自己的能力取得超出培養方案規定的課外學分,可用來替代相關專業拓展課的學分,比如參加競賽、開發作品、對外服務、、學生項目等獲取課外學分,這為學生自主性創新創業能力的鍛煉提供了更多機會和更加寬松自由的空間,實現了培養目標多樣化、課程體系柔性化、培養方式個性化、實踐形式差異化。
1.2實踐以學術社團為載體的三位一體協同創新人才培養模式以機電一體化技術專業為支撐建立的學術社團“大學生機電產品創新協會”通過科技競賽、項目互動、對外技術服務等內容將創新教育貫穿于人才培養的全過程,自覺對接和延伸第一課堂內容,開展“社團活動―課程建設―學生訓練”三位一體的協同創新人才培養,促進學生創新創業能力的提高。通過社團活動使得學生從“要我學―我要學―我愛學”的過程轉變,在離開教師監督時學生能自主學習和管理,從而推動專業轉型升級和優化課程體系。具體做法如下。
1) 增強社團主體地位。為體現學術社團的地位和價值,成立學生工作室、創新活動中心等場所開展科技創新活動,其中學生工作室設置社團辦公區、資料查詢區、作品及榮譽展示區、社團文化展示區;學生創新活動中心設置了材料安放區、產品設計區、加工區、裝配區,并配備了各類加工機床和工具,滿足學生進行科技創新活動的要求;Robot工作室配備了機器人開發所使用的軟硬件,并展示了開發的各類機器人,包括舞蹈機器人、武術機器人等。
制定完善的管理制度、組織機構和社團文化。管理制度對社團開展的各類科技活動、社團人員分工、社團招新和宣傳、工作室衛生等規定了詳細的任務和要求。社團的組織機構采用“兩長三組一室”,其中“兩長”指協會會長和副會長,“三組”指成立的機械創新設計、機電產品控制、機器人三個興趣小組,“一室”指辦公室(設主任一名),下設財務處和宣傳處。為了讓W生在社團中建立起自己的歸屬感和榮譽感,社團重視文化建設,包括社團發展歷程、優秀社團成員成果及畢業后獲得的榮譽展示、社團成員在各媒體中的宣傳報道等。
學術社團的可持續發展離不開一支高素質的導師隊伍,學院以教師科研平臺為依托,建成一支教學團隊,配合社團開展創新創業教育活動,制定教師獎勵和評職晉升等方面的政策。學院、導師和社團成員的關系如圖2所示,這種方式可以有效促進導師和學生的協同創新,共同提高他們的創新能力。
2) 開發出融知識、技能、產品和趣味于一體的課程與創新教學項目。通過平臺建設和創新人才培養的實踐經驗積累,促進了"機器人調試與制作"等課程的改革,實踐了“職業活動導向教學模式+跨課程項目化教學設計+創新型”一體化教學過程,構建了初級動手訓練、系統動手訓練、科技創新活動的三級創新教學體系,比如構建了基于燃料溫控卡等紡織電子產品的跨課程項目化教學設計和基于舞蹈機器人等融趣味一體的創新型教學項目。
以"機器人調試與制作"課程為例,開發出融知識、技能、產品和趣味于一體的機器人教學項目,如武術擂臺、滅火、探險游等項目,構建了初級動手訓練(掌握機械、電氣、傳感器及控制軟件等基礎知識并訓練學生的團隊意識、表達能力等)、系統動手訓練(構建一個較復雜的系統以培養學生的綜合能力,根據學生特長和愛好選擇不同的訓練模塊進行創新訓練,實現各類機器人的功能設計)和科技創新活動(對學生有潛力的項目給予特別支持和孵化,幫助學生利用各種技術技能將他們的發明創造由創意轉變為有形的創新成果并轉化為生產力)三級教學體系。
3) 開展規模化、多樣化、系統化的創新創業活動。機電一體化技術專業每年組織社團成員參加各類學科和技能比賽,通過這些創新創業類競賽培養了學生的創新創業思維,增強了學生綜合分析能力、工程實踐能力,加強了團隊合作和競爭意識,激發了自主學習的激情與斗志,全面考驗學生的個人素質、領導能力和團隊精神。社團做好的科技活動包括:每年下半年開學初社團配合做好專業創新創業教育和技術指導;每年上半年做好學校技能文化節宣傳和組織工作,學生參與度達到專業總人數的70%以上;做好國家和省級各類競賽的選拔和總結工作,社團成員在做好“傳幫帶”、參加競賽和成果總結、社團管理等工作中提高自己的創新創業能力,同時學校和社團根據貢獻度給予相關獎勵,具體內容如圖3所示。
自2010年以來,機電一體化技術專業學術社團成員在全國大學生機械創新設計大賽、浙江省大學生機械設計大賽、中國機器人大賽暨RoboCup公開賽、中國智能機器人大賽、機械部件創新設計與制造技能比賽、浙江省挑戰杯大學生創新創業大賽等賽事中累計獲獎118項,學生作品申報專利15項(已授權10項),學生主持浙江省大學生科技創新活動計劃項目(新苗計劃)5項和紹興市大學生科技創新項目9項。
另外,對外交流和服務活動是大學生開展創業實踐的一種重要形式。高職機電類專業學生除了利用自己所學的技術技能參加一些志愿者活動外,結合專業學術社團的整體實力,開展一些大型普及教育和交流活動,比如學生完成創新設計與制作后將作品展示給不同群體,在幫助別人的同時不斷提高自身服務社會的綜合能力,形成市場開拓和承受挫折的意識,社團通過紹興市科技館、各類學校開展一系列對外技術活動,比如“攜手志愿,對話科技――紹臺大學生義工科技交流活動”“與智能機器人的親密互動”“科普知識進幼兒園活動”“科學達人秀”等等。
在提高學生創新與對外服務的過程中,積極探索學生從創業意識培養、創業競賽訓練到自主創業的遞進學習過程。為推進學生自主創業的平臺,學校設置了紹興市工業設計基地,鼓勵學生進行創業活動,并對入駐的學生工作室給予免3年租金的條件,為學生提供創業的實踐機會,對具備創業條件的學生,導師參與策劃創業方向和技術指導。目前眾七智能科技有限公司等4個由學生組建的公司入駐了基地。
2成效
多年來,機電一體化技術專業以學術社團為載體開展創新創業意識、創新創業訓練、創新創業實踐等各項活動,吸引了一大批學生的參與,取得了良好教學效果,培養了一批優秀畢業生,典型成效如下。
1) 人才培養質量顯著提高,提高了學生畢業生就業質量和專業吸引力。目前基于學術社團為載體培養的高素質創新型人才受到了企業的高度認可,幾家合作企業對這個群體的畢業生接受度極高,甚至超越了對普通重點本科畢業生的期望度。目前上海鐵路局在本專業中招聘學生數為318人,大型企業來校設置獎學金,比如杭汽輪、羅克韋爾專門為機電類專業學生設置了企業獎學金。大型企業(比如上海鐵路局)每年單獨或組團開專場招聘會;校企合作單位(比如紹興旭昌科技有限公司)積極參與校技能文化節,組織技術人員參與活動、提供經費支持以及開展講座等。
2) 專業課程建設成效顯著。基于課程建設過程中所構建開放式項目化教學模式、跨課程項目教學設計獲市級和校級教學成果獎,成果已經應用于專業的教學活動、課程建設和教材建設中。目前本專業為中央財政支持專業、浙江省優勢專業和浙江省特色專業,建成5門省級精品課程和5門市級精品課程,出版10本省級教材。
3) 社會影響力不斷提高。在2014年和2015年的浙江省自動化教指委年會上向同行介紹了基于社團開展創新創業的成果經驗,同類院校來校參觀和交流經驗;以紹興市科技館為通道開展各類大型成果普及教育活動,得到電視臺、報紙等媒體的大力宣傳;紹興市職教中心、桐鄉技師學院、紹興縣機關幼兒園等師生來校參觀和學習創新成果。
4) 學生創業活動。近三年來,學生社團中涌現出了如任德銘、錢招利、陳超等一批學生創建的公司,并得到浙江教育報、紹興電視臺、紹興日報等媒體的宣傳報道。比如由機電一體化技術專業學術社團核心成員創建的紹興市眾七智能科技有限公司,目前除了對外開展機器人技術培訓、技術開發、產品宣傳等相關活動外,也積極為社團成員的創新c創業能力培養提供實踐平臺。
參考文獻
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論文摘要:金工實訓是理工科院校重要的實踐環節,旨在培養具有創新意識和創新能力的工程技術人才。在分析金工實訓教學現狀的基礎上,結合教學實踐,闡述了金工實訓教學在全面培養學生能力和綜合素質等方面所起的重要作用,并對郵電類高校學生金工實訓的教學內容和教學方法的改革方向進行了探索,提出了金工實訓教學的改革思路。
論文關鍵詞:金工實訓;教學改革;創新訓練
高校的工程訓練中心是以“實踐”為主要載體,培養學生工程設計、制造和創新等綜合能力的一體化實訓平臺。金工實訓是實現工程認知和基礎工程、現代工程以及工程創新三個層次的訓練。這三個平臺根據培養方案的需求,貫穿于整個本科教學階段,同時拓展到研究生和工程博士培養階段。每個工程訓練平臺之間既是密切聯系不可分割的又可以簡單劃分為三個階段(認知階段、熟悉階段和精練階段)。各階段可通過組合形成不同學校、不同專業所需的培養模塊。在金工實訓過程中,通過這種“模塊”形成有效的工程訓練體系。從需求的角度看,社會對具有創新精神、實踐和綜合能力較強的工程型大學畢業生非常渴望,國家和地方政府也非常重視大學生的創新能力、實踐能力和綜合能力的培養。很多學校制訂實施了“卓越工程師”培養計劃、“專業論證”計劃等,其目的都是為了提升大學生的創新能力、實踐能力和綜合能力。在這種大背景形勢下,許多高校紛紛成立工程訓練中心,目的是為學生營造一個具有工程場景的訓練環境,為國家培養更多的實踐型人才。以上所述的各種計劃都是從社會需求的角度培養復合型人才,其具體內容均涉及到金工實訓的教學改革,所以研究金工實訓的教學改革也十分必要。
郵電類高校學生是一個特殊的實訓對象,既要兼顧傳統的金工訓練又要體現出電子、通信類專業的特色。所以,在郵電類高校的金工實訓中要做到有特色的針對性實訓,就要求針對傳統的教學內容進行改革。本文還對教學方法進行了討論,并對相應的教學手段進行了研究,從而形成了金工實訓教學的改革思路,以期提高大學生的創新能力和生產實踐能力。
一、教學內容的改革
針對我國郵電類現代化人才的培養目標,在金工系列課程教學中增加了現代工程中所需的新內容,刪減了現有實訓的過時部分。結合學校實際情況,提高數控、加工中心等新設備實訓的比重。以車、鉗、銑、刨、磨、鑄、鍛、焊等傳統實訓方法為基礎,引入了最先進的金工實訓方法。結合21世紀的新型工業、企業要求具有綜合性素質人才的特征,樹立新的教育觀念,破除陳舊的實踐、實訓模式,以鍛煉本科生的工程技術應用能力為核心,注重綜合創新能力的培養,不斷改革實訓的教學內容,增加現代技術的含量。
1.結合社會需求,增加特色教學內容,向學生傳授具有專業技術特色的實訓業務
為增強培訓中心的特色,將實訓中心的加工裝備建設過程分成了多個階段。在一期建設中,注重傳統設備的積累,確保教學中不丟傳統知識;在二期建設中,增加了數控加工設備,包括數控加工中心、PCB電路板加工中心、數控系統、機器人示教系統,使學生在了解各種先進設備的同時能夠有更開闊的眼界,增加動手實踐的機會;在三期建設中,將數控系統和示教機器人教學與學院科研聯系在一起,結合研究方向,學院的科研團隊設計了一些控制系統,研制了一系列特種機器人,建立了示教機器人實驗室、工業機器人實驗室。
2.進一步加強引入現代化的設計方法、加工手段和制造工序
即將最先進的現代化理念融入到大學生的金工實訓教學中。現代化的設計方法,如并行設計,是在設計產品原型的過程中就開始考慮材料加工的各種工藝過程,在產品設計之初就開始進行市場調研、產品需求分析;在產品概念設計之初就考慮原材料計劃等環節。在綜合設計的基礎上,進行先進的加工和制造,進一步提高加工效率,節省加工成本,增加產品效益。通過現代化的教學方法和教學內容使學生明白:機器的制造既要著眼于工廠里的生產、制造活動和實驗室的科學研究,又要建立起現代化制造的大工程觀念,保持大局觀,建立正確的總體目標。
3.支持個性化的產品設計
通過特殊產品的設計、加工和制造,使大學生的動手能力得到鍛煉,使學生的綜合工程素質得到提高。在這個過程中,需增加生產實習中學生作品的類別。如果僅僅包括幾乎貫穿全國工科高校實訓的小榔頭產品,金工實習的內容就顯得十分單一,學生的思路也太狹窄。應該做到在教師設置的產品造型外,學生可以根據自己的需求設計并加工自己感興趣的產品,但該產品必須要經過指導教師的檢驗,確保達到緊扣教學大綱和切實訓練的目的。
從生活實踐可知,應用現實中實用的產品可大幅度提高學生的興趣,也更容易讓學生分析和理解。把學生的設計、產品的加工工藝和制造的任務融入到解決具體的實際工程問題上來,使學生更多地在真正的設計工程和加工環境氣氛中進行實踐活動。為了使學生得到更充分的鍛煉,指導教師應該更合理靈活地安排課時,在課程剛開始就布置各種作業,能夠讓學生充分了解自己整個實習過程中的任務。學生可根據自己的興趣,以自由組合的方式分成多個小組,也可以相近的幾個小組聯合在一起組建成模擬公司,也便于把最初獨立的分散的設計方法、加工手段融合成一個整體,使之貫穿于生產實踐的始終。這樣也有利于培養大學生獨立分析問題、解決問題和努力創新的綜合能力。例如:第1組負責產品的設計(設計部),第2組可負責工藝方案的制訂和編制(模擬工藝部),第3組負責實踐加工操作(模擬生產部)。每個小組在“生產”過程中都應與指導教師做好充分互動,在交流期間不間斷地修改、完善本組的方案,最終由指導教師把關,各小組之間互相監督、檢查(模擬質檢部門)。應用這種分組的形式能夠做到從構思到設計圖紙(包括加工工藝、加工工序)再到制造零件、部件,乃至整個產品生產的全過程都在“模擬公司”中進行了訓練。學生經過“模擬公司”的實踐能夠進一步整合課本上的理論知識,聯系到實踐生產中,有助于學生創新意識的培養和提高。同時,采用幾個小組聯合對產品的“質量”進行討論和檢驗,能夠讓學生在產品質量控制、培養協調管理能力等方面得到模擬鍛煉。同時,為了培養學生對產品模塊化分析的能力,了解個性化裝配、個性化訂制過程,建立個性化設計的思想,每個小組可分工設計不同的產品或零部件,最后組裝成各種功能成品,即不同功能、不同性價比的產品,這樣可以滿足社會對產品的多方面需求。
二、教學方法的改革
由于郵電類高校學生的學習、就業、工作都具有十分突出的學科、行業特點,其專業設置普遍偏向于通信、電子、自動化和計算機類方向,這就要求郵電類院校在專業課的實訓上一定要體現出自身的特點、突出特色。根據用人單位對不同專業學生的特殊技能的要求,郵電類高校金工實訓根據專業的特點實行了分類式、差別式的教學方法。
1.機械電子工程類專業、精密儀器科學、測控技術與儀器類專業
以上幾個專業的學生,在實習過程中應側重于機械設計基礎技術和創新設計能力的培養。根據往屆的經驗,建議實訓的時間至少達到4個星期。在實訓的初期,應全面地參加各種基礎工種,包括車、鉗、銑、刨、磨等常規的切削加工實訓,這樣學生可以對傳統的實習內容有了總體的了解;在實訓的中期,適當參加鑄、鍛、焊與熱處理等基本的熱加工、熱處理等實訓,可擴大學生在金屬材料方面的知識;在實訓的中后期,要抽出一定的時間完成相應的數控加工實訓,包括數控程序的編制、計算機仿真、現場的加工實驗,可使學生掌握各種先進的數控加工方法。在數控實訓過程中,還應安排自主的產品設計和加工,可獨立完成,也可在教師指導下進行創新訓練。總之,在機械類專業的學生實訓中,既要全面又要突出重點和特色。
2.通信、自動化、電氣和計算機類專業
通信、自動化和計算機類的實訓應注重特色教學內容。讓學生更多地參與數控加工操作、加工中心操作、控制系統的設計。在實訓過程中可多使用PCB電路板加工中心、機器人的專業加工、機器人焊接,結合電子設計軟件進行機器人示教系統實訓。另外,可應用多樣化的教學手段和教學方法,如采用多媒體、視頻教學、示教方法。在進行專業加工訓練的同時,盡可能多地聯系大型企業來進行參觀性教學,為避免影響正常生產活動,可進行視頻和參觀結合的方法。還可組織學生參觀先進的裝備展(如機床展、寶馬展),這樣能讓學生了解更多的國外、國內先進的制造裝備,以彌補學校對傳統加工裝備投入的不足。在通信電子類專業的學生實訓中,要突出特色,做到精益求精。
3.管理類、經濟類專業
管理專業學生的實訓重點是了解生產過程中所使用的各種機械加工設備,從總體上認識生產作業中所運用的加工方法、工藝、工序流程。在此基礎上,進行產品的成本控制、物料管理和產品數據的管理。針對郵電類高校金工實訓的基本要求和所要達到的目標,結合管理類專業學生特點,在教學環節上應當降低實訓過程中加工操作技術方面的要求,更側重訓練學生在生產制造過程方面的管理水平,著重要求撰寫制造過程的成本預算、決算、產品質量管理等方面的內容、實踐報告,并學會進行產品管理等方面的成本合理性論證。要從管理的角度重點培養學生的成本意識和質量意識,在實訓過程中始終向學生灌輸經濟效益是所有生產活動的主要目的之一,企業或部門的一切加工活動必須以取得經濟效益為目標進行,這就要求在教學過程中綜合產品的開發成本、市場需求、產品質量、銷售和利潤等經濟指標的概念,并將這些指標與生產實踐相聯系,使學生更好地理解提高生產效率與確保加工質量之間的關系。通過實訓過程中的教師引導和訓練,使郵電類高校學生了解企業成本管理的重要性,成本管理的運作情況直接影響生產過程是否順利;讓學生清楚企業產品質量是企業的命脈,引導學生從多方面查找影響產品質量的各種因素,并對不良因素及時分析形成的原因,找到最優解決方案。在管理類專業的學生實訓中,要求學生了解產品生產過程,弱化加工內容,突出產品質量、管理和銷售內容。
集團位于東莞市長安鎮,五金模具產業是長安的特色優勢產業。現有五金模具生產企業1100多家,個體工商戶6800多戶,五金模具產業年產值達180億元,產業基礎扎實,專業市場發達,產品配套齊全,產業優勢突顯,是“中國機械五金模具名鎮” “全國五金模具產業知名品牌創建示范區” “國家火炬計劃模具產業基地”和“廣東省五金模具產業集群升級示范區” “廣東省電子五金專業鎮”。
集團堅持以服務東莞模具產業轉型升級為宗旨,以模具類專業建設和人才培養為紐帶,以聚集優質教學資源和校企合作為重點,深入開展形式多樣的校企合作項目和合作模式,協同創新,實現國際化、信息化、規模化、集約化辦學,拓寬模具職業教育的發展空間。到目前為止,集團共有成員150多家。
集團成立以后,始終牢記服務區域經濟,開展了一系列辦學模式和人才培養模式的創新,構建緊密型模具人才培養的共同體,實現了實體化運作。
一、推廣集團品牌,實行人才共育
集團常任理事長單位東莞市機電工程學校與企業合作,不斷創新人才培養模式,2007年實踐“匯豐課堂”,2009年實踐“牧野課堂”;2012年實踐“鉅升課堂”。 這些“企業課堂”人才培養模式,得到社會各界的高度評價,被教育部職成司葛道凱司長贊譽為中國本土的“現代學徒制”。2014年,學校與集團的日本牧野公司、東莞鉅升公司聯合申報的“企業課堂”項目還獲國家教學成果獎二等獎,“企業課堂”項目實現了“四個對接”。
1.課程內容與職業標準對接,校企共同開發教材
校企共同開發了鉅升《崗位學制工作頁》、牧野《數控機床編程與操作》和《崗位職業道德行為養成》課程。《崗位學制工作頁》《數控機床編程與操作》旨在讓學生在崗位上學做事,《崗位職業道德行為養成》旨在讓學生在崗位上學做人。
2.專業設置與產業需求對接,校企共同實施教學
“車間進校”不是一般意義上的廠房進校或機器進校,而是把學校的專業建設、實訓任務和教學計劃全部放在真實的“匯豐課堂”上完成,車間的生產崗位就是學生的學習崗位,企業的生產任務就是學生的學習任務。在“牧野課堂”中,學生學什么、怎么學都由校企確定,教學過程與生產過程高度匹配,培養大批熟悉牧野機床的優秀數控操作技能人才。
3.學習崗位與生產崗位對接,校企共同培養技術高手
“鉅升課堂”把企業模具生產分成14個崗位,開發出14門崗位課程,把到企業學習的學生分成16個小組,每個小組3到6名學生,每組有一位崗位師傅全天候指導,直到熟練掌握一個崗位的技能才進入下一崗位繼續學習。14門崗位課程分別是車工工作頁、磨工工作頁、銑工工作頁、CNC加工工作頁、快走絲切割工作頁、慢走絲切割工作頁、五軸加工工作頁、柔性制造生產線工作頁、省模工作頁、火花機加工工作頁、模具精密測量工作頁、激光加工工作頁、模具裝配工作頁、試模工作頁等。
學生在崗位上分兩個階段進行學習:第一階段為輪崗,時長達兩個月,所有學生對14個不同崗位技能,都跟師傅學習一遍;第二階段為定崗,學生可以根據自己的興趣,自愿挑選企業提供的崗位,在固定崗位上進一步學習,時長為一個月。
4.教學過程與生產過程對接,校企利益實現共贏
在鉅升課堂,學生每天都要填寫“崗位學習日志”,經企業師傅簽名后,交給學校跟蹤輔導教師評閱,并作為企業師傅評價徒弟的一項重要內容。企業師傅要完成生產、帶徒弟雙重任務,并參照生產崗位標準對學生進行考核。校企合作使學生完成了在學校無法進行的加工生產學習環節。
對學校而言,培養了適銷對路的學生。對企業而言,也實現了利益共贏:匯豐公司免費得到了車間場地,減少了生產成本;牧野公司招到了優質學員,為公司培養機床操作能手;鉅升公司自建企業校區,與學校共同培養了能用、好用的專業人才,減少了新進員工的培訓成本。
目前“企業課堂”這一品牌,已在集團常任理事長單位東莞勁勝精密組件股份有限公司、祥鑫科技股份有限公司成功進行了復制。
二、實施人才質量提升戰略,助力產業轉型升級
1.試水 “全員技工”
集團積極響應廣東省委、省政府關于“加快產業轉型升級”的決策部署,促進區域模具企業技能人才隊伍建設,建立企業技能人才培養體系,推動企業自主創新和轉型升級,充分利用集團人才集聚的優勢,在集團內開展了推進企業技能人才評價試點工作,推行“全員技工”。
企業技能人才評價工作采用“試點先行、分步推進、整體實施”的方式,首先在常任理事長單位完成試點,完成一兩家企業人才評價工作,三年內逐步在集團上規模模具企業推廣,實現集團模具企業技能人才評價工作制度化、常態化。
探索企業技能人才評價,推行“全員技工”,有助于企業人力資源管理的規范化、標準化。企業技能人才評價,給企業人力資源管理提供了制度上的保障,構建了企業技能人才的成長通道。通過企業技能人才評價,為員工職業成長規劃提供了依據,構建了員工從學徒工――初級工――中級工――高級工――技師――高級技師的成長路徑,員工留得住,技術越來越高,越來越好用。
2.建設“技師工作站”
技師工作站是東莞市實施的一項高技能人才培養新舉措,是為培養技師、組織開展技術攻關、技術創新、技術推廣而專門在企業、行業或事業單位中成立的專門機構。
集團根據《東莞市技師工作站建設實施方案》(征求意見稿)的要求,技師工作站主要承擔了如下工作任務:制定本行業(企業集團)的技師培訓計劃;采取名師帶徒、拜師學藝等多種方式,開展技術培訓,多渠道加快培養高技能人才;總結推廣技師培養經驗,普及應用生產技能;組織開展多種形式的技能競賽與研討活動,選拔具有潛質的后備高技能人才或緊缺的高技能人才;組織開展技術攻關和技能創新等活動,提升本行業(企業)勞動者的職業技能水平和競爭力;建立技能人才和技能開發成果信息庫,展示技能創新成果。
技師工作站的成立,提高了企業的知名度,吸引了更多的高技能人才服務同一企業,有利于提升企業技術創新的能力,讓企業有更多的機會承擔或參與技術攻關和技能創新項目。
三、打造“企業聯合培養基地”,實現資源共享
2015年,集團開展了中國制造2025――“企業聯合培養基地”的建設,把集團所在地新魯班勁勝學院打造成職教集團九大公共服務平臺。這九大公共服務平臺分別是:“現代學徒制實訓基地”“新魯班勁勝學院”“企業技能人才鑒定中心”“職教集團信息中心”“計算機軟件工程培訓中心”“智能制造創客中心”“廣東省智能制造名師名匠工作站”“智能制造工程培訓中心”“3D 打印工程培訓中心”。
其中,東莞勁勝精密股份有限公司提供了1000平方米的一幢五層廠房;東莞市機電工程學校提供了500萬的配套資金,把一到五層的樓房按九大平臺的功能定位重新進行了裝修,并配備了100多臺電腦;深圳華數機器人有限公司、東莞市睿志科技計算機有限公司、英國Delcam中國公司等多家企業提供了多臺的工業機器人、3D 打印等設備,其中配備的工業機器人與東莞勁勝精密組件股份有限公司“機器換人”生產線上的工業機器人是同一級別的;東莞市新魯班教育科技有限公司負責運作,并對集團企業及院校開設了多期的3D打印、智能制造與工業4.0、現代學徒制、生產管理等相關培訓。此項目有如下的創新點與亮點:
(1)引校入企,把校區辦到企業。企業不僅為學生提供了學習的不同工作崗位,也為學校提供足夠的建設硬件使用場所;學校也為企業源源不斷輸送新鮮血液。
(2)引領了工業4.0與中國制造2025智能制造人才的培養模式。“智能制造創客中心”“廣東省智能制造名師名匠工作站”“智能制造工程培訓中心”“3D 打印工程培訓中心”項目整合在一起,讓人才培訓、技術指導、企業生產、創業就業實現了一站式服務。
(3)東莞市新魯班教育科技有限公司作為校企合作創新型合作伙伴,將學校與企業串聯起來,讓東莞市模具(國際)職業教育集團實現了實體化運作。
集團九大公共服務平臺加速了產教深度融合,促進了企業員工素質的提升和轉化,保障了合作企業從傳統制造企業轉型為智能制造企業,也實現了企業從原來的人力資源大企向人力資源經企的轉變。實現了院校、學生、員工、企業和社會共轉、共贏、共進步的和諧局面。
中央電視臺財經頻道《對話》欄目曾播出專題,向全國推介東莞“機器換人”戰略,稱贊集團的公共服務平臺是“機器換人”的東莞樣本,為產業的轉型升級作出了貢獻。
到目前為止,“企業聯合培養基地”的“新魯班學院”已在職教集團成員中的十二家企業進行了成功復制。
四、建設“企業項目訓練中心”, 實現產業共推
“企業項目訓練中心”是集團常任理事長單位東莞市機電工程學校與集團成員廣東隆凱股份有限公司以市場需求為導向,在互助、相融、共生的理念下,將新加坡職業教育模式“教學工廠”進行了本土化,打造出來的“產教研融合,行校企合作”的精密模具生產高端平臺。
“企業項目訓練中心”設在東莞市機電工程學校,建有精密模具車間、模具智能制造車間、注塑車間、裝配車間、模具檢測車間、展示中心、研l中心、大數據中心、期刊專利中心、管理中心、名匠工作室等,使用面積達2000平方米,配備了五軸加工中心、高速加工中心、高精度慢走絲線切割機床、鏡面數控火花機、高速電火花小孔加工機、雙色注塑機、單色注塑機等全套精密模具生產設備。
學員實行1.5+1+0.5的學制,即1.5年由學校培養,打好基礎;1年在“企業項目訓練中心”由企業工程師培養,進行精密模具研發、設計、生產;0.5年在企業頂崗實習。東莞市機電工程學校模具專業的50多名學生,在企業工程師的帶領導下,開始了與企業模具產業完全一致的學習培訓。
“企業項目訓練中心”是依托廣東隆凱股份有限公司的專業技術力量,學校與企業一起投入設備,能夠完整對接產業需求的整套模具項目。教師與學生全程參與高端精密模具的項目策劃,設計、零件加工、品質控制、裝配、試模、產品缺陷分析及改善的整個過程,實現理論與實踐的無縫對接,并在廣東隆凱股份有限公司成立學生創客中心,培養學生創業能力。
目前,“企業項目訓練中心”的師生與企業工程師合作,已申請了十套精密模具生產技術的專利。
五、探索“中國制造2025”職業教育,引領行業專業發展
主辦“中國制造2025” 引領職業教育專業創新研討會。研討會圍繞“《中國制造2025》背景下的現代職業教育”這一主題,從智能制造對人才培養的新要求、中國制造2025與創客教育、中國制造2025與職業教育變革、職業教育智能實訓室建設、工業機器人專業建設等方面議題展開了深入的分析探討。
承辦全國機械職業教育教學指導委員會2016年主任委員擴大會議。會議旨在主動適應和服務國家實施《中國制造2025》戰略和加快發展現代職業教育的新需求,深入研討推進機械行業職業教育產教協同發展的新思路和新舉措,共同為機械行業職業教育“十三五”持續健康發展開好局,奠定更加堅實的基礎。
會議進一步明確了在貫徹落實全國職教會議精神的背景下,如何發揮行業在職業教育人才培養中的重要作用,實現推進產教協同發展的新路徑。
六、集團未來三年工作實施方案
1.聚焦集團戰略主題,構建模具職業教育體系
依托集團常任理事長單位東莞勁勝精密組件股份有限公司的科技實力,擬在其東城現代化廠區,建設集團“智能制造中高本一體化協同創新人才培養基地”,進行模具專業智能制造人才的培養。以東莞勁勝精密組件股份公司、東莞市新魯班教育科技有限公司、華中數控、東莞市機電工程學校為骨干,努力構建集技術創新、學歷教育、技能培訓、科學普及、推廣服務和信息傳播多功能一體化的產業工人教育培訓體系。
2.完善職教集團網站,搭建信息交流平臺
集團信息平臺“東模網”已經上線。信息化平臺建設就是要有效整合、配置和利用有限的資源,網站建設和管理是職教集團的一項重要工作。通過信息平臺建設,實現人才聯合培養、設施資源共享、師資共培互聘、專業特色共育、科技與服務共推、招生就業聯動。
3.聯合國際創新機構,打造科技成果轉化實驗室
集團常任理事長單位東莞市機電工程學校、集團成員廣東隆股份有限公司已聯合東莞市長安鎮人民政府、天時國際創業實驗室打造科研成果轉化重點實驗室――長安天時國際快速成型創新中心,為集團企業的發展壯大,為區域模具產業發展,為國家“大眾創業、萬眾創新”發展戰略匯聚力量。
4.依托模具名城底蘊,舉辦“中國模具設計與制造大賽”
集團所在地東莞市長安鎮是“全國機械五金模具名鎮”“全國五金模具產業知名品牌創新示范區”。為提高區域高技能人才競技水平,服務區域模具產業的轉型升級,集團擬在中國模具工業協會、廣東省模具工業協會、東莞市長安鎮人民政府、國家模具產品質量監督檢驗中心(廣東)、東莞勁勝精密組件股份有限公司等的大力支持下,創辦“‘長安杯’中國模具設計與制造大賽”,吸引更多的高水平模具人才前來發展,提升模具制造行業的整體實力。
5.優化集團人才鏈條,校企共建人才評估體系
集團常任理事長單位東莞市機電工程學校近年來成功指導勁勝精密股份有限公司和祥鑫科技股份有限公司開展了企業人才評估體系建設,在東莞市企業人才評估建設體系內不斷豐富人才考核評估內容,完善人才優化鏈條,形成企業鮮活的人力生態結構。此后,再指導集團內多家大型企業組建完整的人才評估體系。
6.搭建國家模具檢測服務平臺,共育模具檢測人才
國家模具檢測中心(東莞)將于今年建成并投入使用,國家模具檢測中心(東莞)是集團成員單位,且和東莞市機電工程學校相鄰。模具檢測中心由國家、省、市、四級共投資9000萬元,現有完備的模具檢測高精尖設備。為了用好用活模具檢測中心,集團將組建模具檢測服務辦公室,形成有效機制服務于集團成員單位的模具檢測工作,共同培養和使用模具檢測類人才。
關鍵詞:智能制造;師資隊伍;專業建設
1師資隊伍建設目的
高水平的專業教師隊伍是學校最寶貴的資源,是學院實現“立足船舶,服務軍工,面向社會”的源動力。為適應新時期新形勢下的職教工作,促進教師專業成長,提升師資隊伍能力,提高機電工程系各專業在省內乃至國家的知名度,需要制訂機電工程系專業教師培養計劃,并進行經驗總結。為了保證新儀器新設備更好地服務于教學和生產,根據專業培養目標,必須提升專業教師的實踐技能和社會服務能力。在國家骨干院建設過程中,機電工程系全體專業教師和實驗員均被派出學習,并鼓勵其到企業掛職鍛煉,教師的理論水平和實踐技能有了一定的提高。但隨著裝備制造領域的快速發展,專業教師的知識更新愈發重要。數控技術、機電一體化技術和工業機器人技術專業的教師不僅要有淵博的理論知識和豐富的工藝知識,更要有精湛的實踐技能。而機電工程系的專業教師距此要求還相差甚遠,加強師資培養已經刻不容緩。綜上所述,機電工程系的專業教師在教學水平、理論知識、實踐技能等方面均需要進一步培訓提高,以適應專業的發展和行業的要求。
2師資培訓的主要措施
為了提高專業教師的技術水平,結合學院青年骨干教師培養計劃和各類教師教學競賽,機電工程系采取靈活多樣的培養方式,取得了顯著的效果。
2.1以各類教學競賽為契機,深抓教學改革
鼓勵青年教師積極參加學校組織的信息化說課設計大賽、微課比賽、青年教師大獎賽、優質課競賽等各類教學競賽,組織專業教師對青年教師的授課、說課和微課設計進行指導,并將其應用于教學改革中,教學效果顯著。特別是混合式教學改革,教師參與的積極性和主動性空前高漲,線上與線下教學相結合,大大提高了學生的學習興趣。
2.2以大學生創新創業為抓手,更新創新理念
職業素養和創新創業是對當代大學生的要求,更是對專業教師的要求。先進的教育教學理念是提升專業素養的奠基石,因此,各專業教師應通過網絡、會議、培訓、實踐等各種渠道更新教育理念,在專業教學中注重啟發引導學生,培養學生的創新創業意識。
2.3以實訓設備的應用為條件,提高專業實踐操作技能
技能大賽引導著專業的發展方向,尤其是國家大賽代表著專業的最高水平。以賽促教、以賽促學是機電工程系一直遵循的準則。根據以往參賽經驗和大賽要求,各專業教師充分挖掘實訓中心設備的功能,帶領學生優化設計工藝、改進加工方案、準備各種文件,綜合能力得到鍛煉。
2.4以青年教師專業能力提升工程為契機,提升青年教師的專業技能
2016年的上半年,渤海船舶職業學院啟動了青年教師的專業能力提升工程,旨在加大對青年教師的培養力度,針對每位教師詳細制訂渤海船舶職業學院機電工程系師資隊伍建設研究工作研究WorkResearch個性化培養方案,做到可實施、易監督、便于考核,保證青年教師真正達到雙師標準,并具備一定的研發能力和課改能力。在督導聽課上,也加大對青年教師的信息化教學、教法的考核與督導力度,指導其專業理論知識和實踐技能,輔導其備課和教案撰寫等,提高青年教師的教育教學質量。
2.5以校企合作中的訂單培養和職工培訓為重點,提升社會影響力
渤海船舶職業學院與沈飛國際商用飛機有限公司(以下簡稱沈飛國際)和中海油能源發展股份有限公司(以下簡稱中海油)的校企合作,以訂單培養和職工培訓為重點,進一步豐富了學院的辦學模式,拓展了教師的知識范圍,提高了學院的社會影響力。
2.6以校企合作中的教學產品開發為抓手,提高社會服務能力
為了提高專業教師的動手能力,解決生產設備的閑置問題,培養學生的質量意識,機電工程系決定逐步開發適合學生實習的教學產品。通過以生產養實習,來降低實習成本,提高社會服務能力。通過開發教學產品,對圖紙進行工藝分析,結合實際設備制訂可實施的生產加工工藝,由教師帶實習的學生進行生產加工,嚴格遵循企業的生產流程,讓師生切身感受到企業的生產氛圍,培養了師生的質量意識和效率成本意識。這樣既降低了學生的實習成本,又提高了教師實踐技能。
3師資培訓效果
3.1通過師生參賽,提高了學院的知名度
學院積極鼓勵專業教師帶學生參加各類技能大賽,既可向兄弟院校同行學習,又可了解自身專業的技術水平。學院在遼寧省數控技能大賽中一直名列前茅,因此得到省教育廳、人力資源和社會保障廳的認可,多次被選中代表遼寧省參加國家數控技能大賽,提高了學院在國家和省里以及兄弟院校、行業企業的知名度,樹立了學院的良好形象。
3.2通過校企合作,提高學院的社會影響力
校企合作只有互利雙贏才能長久,學校為企業培訓優秀的員工,為企業輸送優秀的學生,同時也提高了教師的專業水平。其中與沈飛國際簽約的訂單培養,就是在機電工程系選拔優秀學生,按照企業要求進行鉗鉚工的集中培訓,期間企業派技術專家到校指導,使學生提前感受到企業的工作狀態,企業對學生的滿意度為100%。另外學院為中海油進行職工培訓,培訓方案依據機修鉗工高級工崗位職業技能要求制訂,旨在拓寬學員的理論知識面,提升技能水平。教學質量得到公司和學員的廣泛認可。師資隊伍建設是一個長期的積累過程,不能急于求成。渤海船舶職業學院機電工程系將師資隊伍建設作為一項重要的中心工作,在科技創新、技術研發、社會服務和產品開發等方面拓寬思路,改革創新,通過團隊合作或教師帶學生共同完成項目,實現了以生產養實習。另外,經驗豐富的教師還要起到傳幫帶的作用,使教師的技術水平和研發能力得到提升,為各專業的改型升級打好基礎,為中國制造2025和高職院校“十三五規劃”作出應有的貢獻。
參考文獻:
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