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            關于智能制造工程教育的一點思考

            文章來源:APS研究
            2021-07-26

            近期要參加一個教育部主導的智能制造工程教育的論壇,雖然自己報告的題目是智能制造發展思考,但對會議的其他主題事項,還是想做一點思考的。筆者作為一個高校教師,所在的單位就是北京理工大學機械與車輛學院數字化制造研究所,其實所做的一些科研教學工作都是與智能制造相關的。雖然確實只是從局部在參與智能制造及其教育的相關工作,要說沒有一點想法那也是不對的,但也可能只是一點想法而已,因此本文所說的內容“一己之見、僅供參考”,并且更多的是從宏觀的角度在做的一些思考,所以“與本單位無關”

            (1)智能制造的落腳點是制造,制造工程本身才是根本

            就如同我們討論了很長時間的工業互聯網的含義概念及其外延一樣,說到底工業互聯網依附點是工業。對于高校的智能制造工程教育來說,其根本的落腳點在制造工程本身。

            這個制造過程應該是涵蓋到各行各業的,包括機械制造,電子制造,甚至流程性的化學制造等等,基本上我們工科學校所具有的工科專業都具有其各自的制造特點。所以對于一個綜合性學校來說,只有機械制造之類的專業本身是不夠的,如果有其他的專業,應該將這個院系更改為制造工程系,并且在其內涵和教學內容方面相應改變,才能夠很好的提現一種綜合性。

            筆者就親自經歷過某個學校的一個王牌特色專業,在一次其專業智能制造發展規劃討論中,發現這個專業本身其實對于本專業的制造過程涉及較少(偏研發類科研)缺乏深入理解,這種情況下所提出的智能制造規劃,基本上就是緣木求魚和難以切中要點的。

            所以有第1個基本判斷:凡是脫離開制造工程這個專業本身而建設的所謂智能制造工程專業,其實都是不合適的。

            (2)智能制造顯然是一個多學科融合的工程,在教學計劃的設置上應兼容并蓄突出重點

            說到這個話題。其實就感覺我們之間走過一些彎路。很久之前或很長一段時間內,制造方面的專業名稱一般是機械制造及其自動化,但隨著自動化的逐步加強甚至成為一個獨立的學院,制造專業這一塊將自動化基本上也就慢慢的放棄了。現在隨著智能制造的到來,就發現自動化其實是OT的重要支撐,而IT與OT的融合是智能制造的重要發展趨勢,所以,面向智能制造,自動化這一塊也是必須要加強的一種教育。這是一種否定之否定和螺旋式上升哲學規律的現實案例。

            同樣的我們還在走另外一種彎路,就是當前的制造工程專業,將設計部分已經大大的弱化了。筆者上大學的時候的專業是機械設計及制造自動化專業,工作之后所在的院系專業是機械制造及其自動化,后來變成了制造工程系,但感覺核心內容主要是機械制造這一塊。但作為國家的戰略,我們要從制造大國走向制造強國。不僅僅是機械設計,所有相關工科學科的設計都是必須得到加強和重視的,不論是設計技術還是設計工具的發展,都是我們培養學生的一個目標。這個其實也是哲學上的否定之否定和螺旋式上升的一個典型案例。這方面應該大力拓展MBSE、系統工程等先進的設計研發技術及方法論等方向的課程。

            另外就是計算機和軟件工程專業方面的大數據、人工智能類課程、以及機器人方面等相關課程也應該納入到智能制造工程專業教育體系中。

            所以有第2個基本判斷:智能制造工程教育專業必須是多學科綜合發展的,是機械、自動化、電子、計算機、軟件等學科方向的綜合,因此,如果智能制造工程專業只是某個系或者學院的自留地,那基本上是一種新瓶裝舊酒,并沒有實質性的含義。

            (3)智能制造是一個持續快速發展的技術范疇,必須將培養學生了解和理解技術發展脈絡作為其為教育培養的一個重點

            自從我們提出了中國制造2025,將智能制造作為一個明確發展的戰略方向,我們這幾年已經提出了各種各樣的詞匯,從熱度上上來說,基本上每年一個,包括智能制造、CPS、大數據、人工智能、5G、數字孿生、工業互聯網、數字化轉型等一系列不同維度、不同側面、不同重點的發展側重,基本上屬于眉毛胡子一把抓的大鍋菜。其實這個背后隱藏著我們對于智能制造發展體系和脈絡的不可把握的迷茫。

            而對于智能制造工程教育專業來說,大量學科的綜合,其實會帶來更多的技術發展脈絡的糾纏。而越是這樣我們也應該加強對于技術演進和工程創新這兩個方面的重視。智能制造這個專業所培養的學生天生就應該具有更好的技術歷史發展眼光,能夠了解、理解和把握技術發展脈絡和體系,才能夠更有效的開展工程創新。

            所以有第3個基本判斷:智能制造工程教育專業教學計劃體系當中應該涵蓋專業所涉及各個學科的技術發展歷史脈絡以及綜合性的工程創新學方面的一些課程,這樣培養出來的學生才具有廣譜的適應力也具有充足的發展后勁。

            (4)智能制造工程教育專業學生的培養,應該始終將注重和培養培養學生的工程實踐創新能力做為專業責任

            也許是筆者道聽途說,就是國外的一些工科頂級名校,這些學生在學校期間會參與和開展大量的工程創新實踐活動,并且這些工程實踐活動是跨專業學科的,就是說這些學生相當于在指導下甚至是自由組隊來完成。而跨學科是智能制造工程專業的核心特點,應該更有利于開展這方面的協同工作。

            這需要開展兩方面的事情:
            一是學生自由選課發展,打破一屆一屆學生的這種模式,學生可以根據自己的興趣自由的選修,非本學年的課程(基本的數學物理方面的基礎課程還是要先修的)。這樣可以極大的擴展智能制造工程專業的組隊范圍,可以跨年級組隊,也可以同年級組隊,只要學科配置或技術方向合理就可以。其實我是想說,類似海爾的人單合一或者創客組織的那種模式,就非常適合智能制造工程專業學生的工程創新實踐發展的。
            二是建立不同層次、精密嚴謹的工程實踐創新項目體系。從簡單的單學科創新實踐清單,涵蓋不同層次和難度綜合學科創新實踐清單,乃至高級的傳統上屬于碩士或博士方面的題目清單交給學生來組隊探索。并且這種清單不應該是過于明確的清單,而應該是具有方向性指導的”類”題目。

            這就需要為智能制造工程專業的學生配備高層次或視野開闊的導師和開展科學實驗研究條件或夢工廠。為了盡可能的提高學生的起點。應該鼓勵教師將自己的科研成果轉變為教學實驗條件,甚至從外校引入也是一條可行之路。比如現在很多著名的高校的學生。例如,在校期間雖然學了很多生產管理、生產計劃與控制、制造系統規劃等方面的課程,但可能自始至終,連MES和APS長什么樣子都沒有見過,更別提進行實際操練了。

            所以有第4個基本判斷:智能制造工程專業的教育培養,應大膽的探索工程創新實踐課程的建設,讓每個學生在學校求學期間應該經歷波瀾壯闊的多層次的工程教育創新實踐活動,真正的做到教學相長和教研相長,打破傳統的按部就班那種模式,培養學生獨立思考、主動學習和協同攻關的能力。

            作者信息:王愛民,北京理工大學數字化制造研究所所長,長期從事MES、APS等技術研究、系統開發與實施應用。


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