智能制造智慧学习工场建设探索

吴建兵，杨 凯

(湖北第二师范学院 物理与机电工程学院，武汉 430205)

为贯彻“中国制造2025”战略，加快培养智能制造领域的应用型技术人才，提升高等院校主动服务产业转型升级的能力，教育部学校规划建设发展中心2016年5月正式启动了“互联网+中国制造2025”产教融合促进计划。[1]计划基于中心先进技术校企合作平台在全国范围内遴选院校，打造集智能制造人才培养、科研创新、产业服务于一体的智能制造应用创新基地。湖北第二师范学院物理与机电工程学院代表学校于2018年启动该项目，经深入调研和多轮专家答辩，于2019年3月获批该项目。2020年，该项目进入规划建设阶段。

1 智能制造实训基地建设要求

1.1 实训基地建设是智能制造人才培养的基础

加快发展智能制造，是我国抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择，对于实现制造强国具有重要战略意义[2]。在2018年两院院士大会上习近平主席强调，要把握数字化网络化智能化融合发展的契机，以智能制造为主攻方向，推动产业技术变革和优化升级。

《智能制造发展规划(2016-2020年)》提出，鼓励有条件的高校建设智能制造实训基地，培养满足智能制造发展需求的高素质技术技能人才[3]。工信部苗圩部长在第七届智能制造国际会议上发言指出，要积极探索建立智能制造人才实训基地，在培养复合型人才和跨学科人才上下功夫[4]。综上所述，目前我国智能制造人才需求迫切，而智能制造实训基地建设是应用型人才培养的基础和前提。

1.2 智能制造实训基地基本要求

智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合的新型生产方式[2]。从提高设备自动化水平到提高产品和服务的信息处理能力，从建设工厂物联网、服务网、数据网和装备集成到通过传感器和机器视觉等技术实现智能监控和决策，智能制造发展经历了自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段。智能制造强调系统级人才的培养，要具备从全局角度进行智能制造系统、智能工厂的规划、分析、集成能力[5]。智能制造实训基地的建设，应以智能装备等硬件为基础，逐渐向自动化、数字信息化、互联智能化递进。其功能也应以基础教学为主，逐步向教学研究、创新创业和制造研发递进。

2 智能制造学习工场建设思路与规划

2.1 建设思路

智能制造智慧学习工场采用行业内先进技术及发展理念，结合学校应用型人才培养理念与经验，以现有智能制造相关专业(如机械电子工程、电子信息科学与技术、光电信息科学与工程等)为主体，打造智能制造产教融合的专业集群平台，并使之成为地方政府落实“中国制造2025”战略的人才培养基地、科技创新基地、产业服务基地。

2.2 建设规划

智慧学习工场建设总体规划以应用型人才培养为目标，除硬件和软件建设之外，还应包含课程、师资、创新实践和文化建设等部分。

硬件和软件建设是智慧学习工场的基础，一般由机器人认知及创新、工业机器人虚拟仿真、工业机器人系统示教编程、工业机器人工艺、智能制造生产线、工厂数据采集与监控等实验室组成。智慧学习工场还应包含虚拟演播中心、专业运营中心、联合教研中心、教育大数据中心、双创中心、智慧学习平台以及开发者中心等。

自2016年“互联网+中国制造2025产教融合促进计划”启动以来，越来越多的高校开始了智能制造实训基地建设。各高校都结合学校自身相关专业现状和整体需要，对基地整体规模和软硬件建设做出了选择。如石家庄学院的“互联网+中国制造2025产教融合创新基地”就包含机器人认知及创新实验室、工业机器人示教编程实验室、智能制造生产线实验室、制造生产过程执行管理系统(MES)实验室等。苏州大学应用技术学院规划了设备层级、控制层级、生产管理层级的相应实验室，增加了生产管理层级的制造生产过程执行管理系统(MES)实验室以及数字化工厂数据中心等。

3 智慧学习平台建设

3.1 智慧学习平台建设要求

智能制造学习工场的建设，不仅是高校智能制造人才培养的基础教学教研平台，也应具备智慧学习功能，并能不断提高学生创新创业能力。智慧学习平台不仅是支撑智能制造相关专业的综合性实践平台，而且是能够实现智慧学习工场长效运营的线下体验展示中心。

3.2 智慧学习平台主要构成

智能制造学习工场智慧学习平台主要由互联网+在线学习平台、创新创业平台和专业管理协同平台等模块组成如图1所示。

图1 智慧学习平台的模块和功能

教育大数据智能分析平台是整个智慧学习工场数据的集大成者。它将整个智慧学习工场的数据进行收集，整理，计算，挖掘。最终以数据可视化的方式进行展示，给所有项目部提供数据分析的支撑，以及趋势分析和智能预警等。教育大数据智能分析平台主要数据构成如图2所示。

图2 教育大数据智能分析平台主要数据构成

互联网+在线学习平台是整个智慧学习工场里面最为核心的业务模块。在线学习平台通过整合企业和学校学习资源，实现学生和老师全天候在线授课和学习，主要包括在线点播，在线直播、随堂授课、随堂测验、在线讨论、在线考试、在线评价等功能。

创新创业平台将合作院校的企业资源、技术资源、以及学校的科研成果进行前面整合，并组织运营。其主要功能包括线下双创服务平台和双创教学平台、技术服务中心、企业中心和产品中心。

专业管理协同平台作为整个智慧学习平台管理的核心业务模块存在，是对整个智慧学习平台进行工作协同，通过在线方式，实现各项业务流程审批、信息报备、资源汇聚。

4 结语

智能制造将创造许多新的跨职能工种和角色，更加注重跨学科能力、集成能力、协同能力和创新能力等软技能[6]。解决智能制造人才培养问题，是中国制造转型的最大挑战之一。作为智能制造人才培养基础的实践基地建设，还处在探索阶段。本文结合学校“互联网+中国制造2025”产教融合促进计划项目，提出了智能制造智慧学习工场建设思路和建设框架，并将在后期建设中不断改进，以期取得良好效果。