德国工业4.0对高职院校人才培养的启示

摘 要： 目前“中国制造2025”所需的高素质复合型技能人才相对匮乏，德国在职业教育工作上经验丰富，成果显著，经过多年耕耘，“德国工业4.0”中智能制造技术得到快速发展，并且已在企业经营生产中被广泛应用，在职业教育培训中逐步渗透到各个专业教学领域，通过考察、学习其相关经验，对提升师资水平，提高办学质量，为“中国制造2025”培养合格的高素质复合型技能人才具有很强的借鉴及指导作用。

關键词： 德国工业4.0 智能制造 职业教育

一、德国工业4.0的内涵

2013年4月，在汉诺威工业博览会上，德国正式推出了“德国工业4.0”，德国工业4.0的实质是在机械化、自动化和信息化的基础上，建立智能化的新型生产模式与产业结构。由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。

工业4.0主要内容包括一个核心、两重战略、三大集成、八项举措：

1.一个核心。

“智能+网络化”，即通过CPS系统构建智能工厂，达到智能制造的目的。

2.双重策略。

（1）领先的供应商策略：德国要成为智能制造技术的主要供应商。

（2）领先的市场策略：有必要为CPS技术及产品建立和培育新的主导市场。

3.三大集成。

（1）智能工厂：研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布生产设施的实现。

（2）智能生产：涉及企业产品的设计、生产、管理、物流等过程，关注产品在整个生命周期不同阶段的信息，使其信息共享，以实现工程数字化集成。

（3）智能物流：互联网、物联网、物流网三网融合，整合整个社会价值网络。

4.八项措施。

标准化和参考架构、管理复杂系统、为工业建立全面宽频的基础设施、安全和保障、工作的组织和设计、培训和持续的职业发展、规章制度、资源利用效率。

二、工业4.0智能制造技术的实际应用

自德国工业4.0概念提出以来，德国工业界大力推行，知名企业努力推进智能生产系统在实际生产中的应用，以使整个生产流程智能化。

西门子公司以物联网、云计算、大数据、工业以太网等技术为突破口，开发设计了产品生命周期管理系统PLM，PLM管理系统软件从产品设计、生产规划、生产工程、生产物流、售后服务等全程控制和管理，实现了产品数字化生产和销售。未来公司的发展战略，目前正在实施的，是将产品生命周期管理系统PLM、制造执行系统（MES）、物流管理系统ERP整合在一起，虚拟世界将与现实世界高度融合，通过信息物理系统实现人、机器和信息互相连接，融为一体。西门子在德国安贝格和中国成都所建的数字化工厂都已具有很高的智能制造水平。

中国汽车公司已有很高的自动化程度，通过蓝牙传输实现人、机、物的信息互通的部分覆盖。整个生产线的状态监控信息无线联网由天花板上的路由器上传至中控室，可由调研发、生产管理等各部门共享，采用自动机器人配送物料，基本实现智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施。

德马吉公司的数控机床已应用于军工、航空航天、汽车制造等先进领域，物联信息程度很高，将智能制造技术中数字化、虚拟仿真技术和真实生产控制流程高度融合。

德国曼商用车公司是一家历史悠久的著名商用车制造企业，利用工业4.0智能制造技术完成不同车型在同一条生产线上装配，生产线上零配件装配采用信息化管理，每个工位上配备一套生产流程监控系统，系统屏幕上显示当前的工作进度，每个工位五分钟的装配时间，然后装备车辆进入下一个工位上，工作流程精确到了秒，系统屏幕上也显示当前工位上详细的装配图纸，指导工人完成当前工位的安装任务。每个工位上工人装配质量都可以通过各工位的监控记录系统查询，真正做到了有问题找源头，可锁定安装时间、批次及安装工人。其中部分汽车组件的安装，已采用自动机器人，积极朝着工业4.0方向推进。

信息技术公司GEMAKON采用德国数字化工厂设计软件“taraVRbuilder”进行生产流程整体规划，该软件是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含仿真和3D/虚拟现实可视化，通过连续的没有中断的数据管理集成，能仿真各种设备，精度很高，且能模拟整个工厂的生产流程。通过这种软件进行生产流程规划，提供了制造全过程管理，在仿真环境下完成了工厂虚拟建设过程，并加以验证、生成实际生产所需的各种工艺数据和文档。

三、工业4.0对德国职业教育的影响

随着德国工业4.0的计划实施，工业4.0所引发的以信息化、智能化、数字化等为特征的生产方式的改变，生产系统如同“社会机器”，以类似于社交网络的方式运转，这对技术人才培养的能力、要素、过程、平台和网络提出了全新的要求，德国的职业教育必须从过去“单一技术”培训走向“多元技术”培训，学生毕业后不仅能做工人，还能做管理层。

为了跟上工业4.0前进的步伐，德国职业教育体系围绕信息化进行更新，一是针对职业信息化需求的专业更新。联邦职业教育研究所对四个双元制信息技术职业进行优化更新，分别是信息技术（IT）专员、IT系统电子工程师、IT系统销售员和信息技术销售员。IT职业的地位得到迅速提升，IT人才的重要性可想而知。二是教育培训内容突出信息化内容。如西门子公司为迎接工业4.0的挑战，开发PLM产品生命周期管理系统，面向社会和学校开展数字化的产品设计、生产规划、生产工程、物流管理、售后服务等子系统运用和操作的培训。三是加强数字化学习方式与环境的建设。比如Lucas Noelle集团同德国及世界其他地区高校合作，采用数字化的多媒体技术和网络技术，开发教学设备及教学资源，将工业4.0的理念和技术融入学过程中，同时帮助培训机构、职业学校、企业培训中心将传统培训设备向数字化、网络化设备进行升级。

四、德国工业4.0对高职院校人才培养的启示

在“中国制造2025”战略构想中，未来的制造企业，部分人员岗位可能会被机器人取代，同时制造过程智能化，人机智能交互、工业机器人、智能物流管理等技术的大量应用，这就需要高职院校培养更多的跨专业的复合型人才，中国的职业教育和人才培养如何适应“中国制造2025”战略要求？

1.以市场需求为导向，明确办学目标。

高质量的职业教育能够为“中国制造2025”提供高質量高素质技能型人才，是国家实现“中国制造2025”的重要基础之一。高职院校要结合这十大领域，对于传统专业，在保持原有专业特色的基础上，积极融入互联网技术、物联网技术、云技术，使传统专业内涵得到进一步提升。结合“中国制造2025”战略目标及地方经济产业结构，进行深入调研，多方考虑，全面论证，设置科学合理的专业课程体系，加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向。同时，要及时整合或裁撤市场需求较少的专业，分析市场经济发展现状及趋势，掌握制造行业和技术最新发展动态，在设置新专业时，与之相适应，并制订科学合理的专业教育规划，使得培养出来的人才真正满足市场需求。为了与职业标准对接融合，职业院校应该采用弹性学制设置，模块化教学内容，融入终身学习的理念，将“中国制造2025”中的规定落到实处，保证学生学到新技术新技能，提高素养，增强创新能力。

2.加强“双师型”教师队伍建设。

为了培养满足“中国制造2025”实施计划所需要的高素质高技能人才，教师队伍建设至关重要，首先，根据教师队伍现状及专业分析，重点引进具有丰富企业经验的技能人才，使师资队伍结构合理化，增强师资队伍的实践能力。其次，运用“传帮带”、“专家指导”等模式，快速、有效地实现师资队伍的成长，提高团队的整体素质。

鼓励教师去企业长时间实践，采取轮换制，教师交替到企业顶岗实习，每个专业教师至少有半年以上甚至更长时间在企业锻炼，让教师在企业一线学习研究最新的技术、工艺、设备操作，理论实践相结合。鼓励教师参加各种类型师资技术培训，如专家指导、行业培训、国家级培训、海外培训等。通过走出去学习，增强教师的业务能力，了解发达国家职业教育的理念、教学方法。

聘请企业有丰富实践经验的技术人员为兼职教师，如在其工作领域，成果颇丰，甚至可以引进成为正式在编教师，将企业前沿的技术和管理引入课堂。利用兼职教师提高学校的实践教学能力，建立稳定的兼职教师资源库，提升兼职教师的待遇，建立相应的奖惩制度，让兼职教师真正融入高职院校日常教学活动中，并对兼职教师传授教学理论，把现代生产、管理一线的最新理论引入课堂，促进学生对于专业技能的掌握。

3.加强校企合作，推行现代学徒制。

借鉴德国“双元制”职教模式，结合中国实际情况，现代学徒制是在继承传统学徒制优点的基础上，融合现代职业教育而发展起来的，在现代学徒制制度下，应建立校企一体化的培养模式：实现招生即招工，招工即招生，学生实行交替式培训和学习，一般用2/3的时间在企业接受培训，约1/3的时间在学校学习理论知识，将职业学校中的理论学习与企业中的实践锻炼相结合，突出对学生实践操作能力的培养。

为了保证现代学徒制的实施，需要校企共同研究制订人才培养方案，确定相应的教学内容和合作形式，按照企业用人需求和岗位资格标准设置课程。从德国企业与学校、工商协会的校企合作模式来看，企业在人才技术技能培养过程中发挥着关键作用，有企业参与培养的技能型人才能更好地适应职场，要给予企业在制订人才培养方案过程中一定的话语权，这样才能保证将教育与产业紧密联系，学校围绕企业用人标准，以培养学生技能为核心，加速职业院校与企业的融合。学校要从企业的利益出发，以企业实际的需求为导向，这样才能主动适应企业需求，按照市场规律优化专业设置，使理论课程与企业岗位需求相衔接。

4.加强实训基地建设。

高职学校现有实训设备智能化、数字化方面的科技含量不高，管理手段相对落后，智能化、信息化的实训设备有待开发。引企入校，校企联合开发智能化、数字化的实训设备，请企业参与设计和建设校内实训基地，将学校的教学活动与企业的生产过程紧密结合。

加强与行业骨干企业的合作，逐步向优质企业集中，联合有社会责任感、企业文化建设好、技术管理先进规范的企业，合作建设集实习实训及就业一体的校外实训基地。

围绕地方产业特色和需求，建立和完善教研科研合作机制，鼓励各专业与企业共建实训基地、实验室。鼓励专职教师参与企业的技术服务、技术研究、技术升级等活动。通过校企合作，建设集实习实训、创新创业、技术研发、社会培训于一体的合作基地。

五、结语

通过对德国高校、企业、协会的深入考察，重新认识了工业4.0的内涵，了解了工业4.0对德国职业教育产生的影响，学习了企业先进制造技术、自动化技术、信息技术和智能技术的发展与应用趋势。职业院校应借鉴德国职业教育的经验，对照“中国制造2025”的要求，积极开展人才培养模式改革，及时调整专业定位，更新教学内容，引入先进的教学手段，与企业建立深层次的合作关系，满足人才培养需要。

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基金项目：湖北省教育厅教学研究项目（B2015376）；武汉市教育局重点教研项目（2015029）。

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