近期要参加一个教育部主导的智能制造工程教育的论坛,虽然自己报告的题目是智能制造发展思考,但对会议的其他主题事项,还是想做一点思考的。笔者作为一个高校教师,所在的单位就是北京理工大学机械与车辆学院数字化制造研究所,其实所做的一些科研教学工作都是与智能制造相关的。虽然确实只是从局部在参与智能制造及其教育的相关工作,要说没有一点想法那也是不对的,但也可能只是一点想法而已,因此本文所说的内容“一己之见、仅供参考”,并且更多的是从宏观的角度在做的一些思考,所以“与本单位无关”。
(1)智能制造的落脚点是制造,制造工程本身才是根本
就如同我们讨论了很长时间的工业互联网的含义概念及其外延一样,说到底工业互联网依附点是工业。对于高校的智能制造工程教育来说,其根本的落脚点在制造工程本身。
这个制造过程应该是涵盖到各行各业的,包括机械制造,电子制造,甚至流程性的化学制造等等,基本上我们工科学校所具有的工科专业都具有其各自的制造特点。所以对于一个综合性学校来说,只有机械制造之类的专业本身是不够的,如果有其他的专业,应该将这个院系更改为制造工程系,并且在其内涵和教学内容方面相应改变,才能够很好的提现一种综合性。
笔者就亲自经历过某个学校的一个王牌特色专业,在一次其专业智能制造发展规划讨论中,发现这个专业本身其实对于本专业的制造过程涉及较少(偏研发类科研)缺乏深入理解,这种情况下所提出的智能制造规划,基本上就是缘木求鱼和难以切中要点的。
所以有第1个基本判断:凡是脱离开制造工程这个专业本身而建设的所谓智能制造工程专业,其实都是不合适的。
(2)智能制造显然是一个多学科融合的工程,在教学计划的设置上应兼容并蓄突出重点
说到这个话题。其实就感觉我们之间走过一些弯路。很久之前或很长一段时间内,制造方面的专业名称一般是机械制造及其自动化,但随着自动化的逐步加强甚至成为一个独立的学院,制造专业这一块将自动化基本上也就慢慢的放弃了。现在随着智能制造的到来,就发现自动化其实是OT的重要支撑,而IT与OT的融合是智能制造的重要发展趋势,所以,面向智能制造,自动化这一块也是必须要加强的一种教育。这是一种否定之否定和螺旋式上升哲学规律的现实案例。
同样的我们还在走另外一种弯路,就是当前的制造工程专业,将设计部分已经大大的弱化了。笔者上大学的时候的专业是机械设计及制造自动化专业,工作之后所在的院系专业是机械制造及其自动化,后来变成了制造工程系,但感觉核心内容主要是机械制造这一块。但作为国家的战略,我们要从制造大国走向制造强国。不仅仅是机械设计,所有相关工科学科的设计都是必须得到加强和重视的,不论是设计技术还是设计工具的发展,都是我们培养学生的一个目标。这个其实也是哲学上的否定之否定和螺旋式上升的一个典型案例。这方面应该大力拓展MBSE、系统工程等先进的设计研发技术及方法论等方向的课程。
另外就是计算机和软件工程专业方面的大数据、人工智能类课程、以及机器人方面等相关课程也应该纳入到智能制造工程专业教育体系中。
所以有第2个基本判断:智能制造工程教育专业必须是多学科综合发展的,是机械、自动化、电子、计算机、软件等学科方向的综合,因此,如果智能制造工程专业只是某个系或者学院的自留地,那基本上是一种新瓶装旧酒,并没有实质性的含义。
(3)智能制造是一个持续快速发展的技术范畴,必须将培养学生了解和理解技术发展脉络作为其为教育培养的一个重点
自从我们提出了中国制造2025,将智能制造作为一个明确发展的战略方向,我们这几年已经提出了各种各样的词汇,从热度上上来说,基本上每年一个,包括智能制造、CPS、大数据、人工智能、5G、数字孪生、工业互联网、数字化转型等一系列不同维度、不同侧面、不同重点的发展侧重,基本上属于眉毛胡子一把抓的大锅菜。其实这个背后隐藏着我们对于智能制造发展体系和脉络的不可把握的迷茫。
而对于智能制造工程教育专业来说,大量学科的综合,其实会带来更多的技术发展脉络的纠缠。而越是这样我们也应该加强对于技术演进和工程创新这两个方面的重视。智能制造这个专业所培养的学生天生就应该具有更好的技术历史发展眼光,能够了解、理解和把握技术发展脉络和体系,才能够更有效的开展工程创新。
所以有第3个基本判断:智能制造工程教育专业教学计划体系当中应该涵盖专业所涉及各个学科的技术发展历史脉络以及综合性的工程创新学方面的一些课程,这样培养出来的学生才具有广谱的适应力也具有充足的发展后劲。
(4)智能制造工程教育专业学生的培养,应该始终将注重和培养培养学生的工程实践创新能力做为专业责任
也许是笔者道听途说,就是国外的一些工科顶级名校,这些学生在学校期间会参与和开展大量的工程创新实践活动,并且这些工程实践活动是跨专业学科的,就是说这些学生相当于在指导下甚至是自由组队来完成。而跨学科是智能制造工程专业的核心特点,应该更有利于开展这方面的协同工作。
这需要开展两方面的事情:
一是学生自由选课发展,打破一届一届学生的这种模式,学生可以根据自己的兴趣自由的选修,非本学年的课程(基本的数学物理方面的基础课程还是要先修的)。这样可以极大的扩展智能制造工程专业的组队范围,可以跨年级组队,也可以同年级组队,只要学科配置或技术方向合理就可以。其实我是想说,类似海尔的人单合一或者创客组织的那种模式,就非常适合智能制造工程专业学生的工程创新实践发展的。
二是建立不同层次、精密严谨的工程实践创新项目体系。从简单的单学科创新实践清单,涵盖不同层次和难度综合学科创新实践清单,乃至高级的传统上属于硕士或博士方面的题目清单交给学生来组队探索。并且这种清单不应该是过于明确的清单,而应该是具有方向性指导的”类”题目。
这就需要为智能制造工程专业的学生配备高层次或视野开阔的导师和开展科学实验研究条件或梦工厂。为了尽可能的提高学生的起点。应该鼓励教师将自己的科研成果转变为教学实验条件,甚至从外校引入也是一条可行之路。比如现在很多著名的高校的学生。例如,在校期间虽然学了很多生产管理、生产计划与控制、制造系统规划等方面的课程,但可能自始至终,连MES和APS长什么样子都没有见过,更别提进行实际操练了。
所以有第4个基本判断:智能制造工程专业的教育培养,应大胆的探索工程创新实践课程的建设,让每个学生在学校求学期间应该经历波澜壮阔的多层次的工程教育创新实践活动,真正的做到教学相长和教研相长,打破传统的按部就班那种模式,培养学生独立思考、主动学习和协同攻关的能力。
作者信息:王爱民,北京理工大学数字化制造研究所所长,长期从事MES、APS等技术研究、系统开发与实施应用。
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