工业4.0背景下工业工程专业《现代制造系统》课程内容改革研究

工业4.0背景下工业工程专业《现代制造系统》课程内容改革研究
作者：冯国奇
来源：《新教育时代·教师版》2018年第47期
摘要：工业4.0及中国制造2025等制造强国行动计划背景下，现代制造系统也发生了巨大变化。

本文在对当前《现代制造系统》课程内容梳理的情况下，针对新的制造战略背景，提出了新环境下《现代制造系统》的课程内容规划，使学生紧跟时代发展，掌握了解最新概念及相关技术，为将来就业打下坚实基础。

关键词：工业4.0 中国制造2025 现代制造系统
一、引言
随着信息及网络等技术的飞速发展，制造系统也发生了巨大的变化。

美国、德国及中国等都提出了各自的制造强国战略计划，即先进制造伙伴计划、工业4.0、中国制造2025等。

无论是工业4.0还是中国制造2025等，都是基于信息和工业技术的深度融合，使现代制造向智能制造转变。

工业工程专业是培养具备综合运用专业知识分析和解决生产与服务系统的效率、质量、成本及环境友好等管理与工程综合性问题的复合型、应用型和创新型高素质专业人才，因此其课程设置及相关课程内容应紧跟现代工业发展的需要。

《现代制造系统》是工业工程专业的一门重要课程，它的主要目的是使学生掌握现代制造系统的管理和控制技术，将来为从事现代制造系统的分析与设计、管理与控制等相关工作打下基础。

因此，也必须对《现代制造系统》课程教学内容进行改革以紧跟当前现代制造系统发展的现状。

二、《现代制造系统》课程内容设置现状
通过对当前《现代制造系统》相关教材及国内其他高校工业工程专业有关该课程的课程大纲研究发现，大多数课程内容安排还都局限在制造系统的体系结构、运行原理、先进制造技术及先进制造模式、制造加工技术等内容的介绍上，而没有紧密结合国内外现代制造技术发展，及补充更新与现代制造系统密切相关的内容。

2017年科学出版社了针对工业工程专业的《现代制造系统（第二版）》（作者：庄品），其主要内容包括制造系统的基本原理、先进制造模式、先进制造工艺技术、制造自动化系统、工业机器人及装配自动化、绿色制造、工业4.0系统。

该教材内容虽然在内容进行了一定调整，加入了工业4.0的介绍，但对现代智能制造系统实现的运营模式未进行系统说明。

三、《现代制造系统》课程内容改革
基于当前《现代制造系统》课程内容的现状，本文提出工业4.0背景下该门课程内容改革思路：围绕工业4.0或中国制造2025的核心（信息化与工业化深度融合），设置相关课程内容。

除了传统的制造、制造过程、制造系统及制造模式的演变等基本概念外，本课程应着重丰富如下内容。

（一）现代制造企业集成管理系统
作为工业工程专业学生，前期仅学习过CAD/CAM相关课程，而对现代制造企业所使用的一些制造管理类系统了解甚少，如CAPP、PDM、PLM（MES系统单独讲）等。

在对临近毕业的学生调研发现，大多数学生对以上几个系统没有概念，不了解其作用，更谈不上相互之间的关系。

因此在新的课程内容中非常有必要加入对这些系统的介绍，尤其是PDM及PLM系统的内容，要着重加入对不同系统之间的集成关系描述，使学生掌握不同系统在企业中所承担的功能及所处的位置。

此部分内容不是新概念，而是在现有课程中内容中引入，强调不同系统之间的集成关系。

（二）制造企业信息化（两化融合）
两化融合是紧密结合中国制造现状，在党的十六大十七大提出的一种战略思想，同时在《中国制造2025》中也指出两化融合是实现中国未来制造的主要途径。

因此，除了让学生明确两化融合的基本概念及关键作用外，还需要对两化融合的主要内容及管理体系框架有所掌握，了解两化融合贯标体系等，使学生紧跟当前中国国情。

（三）智能制造与工业4.0
智能制造是现在制造系统发展的最新阶段，学生非常有必要了解智能制造相关的核心概念。

除了智能制造相关概念外，使学生了解不同国家如德国、中国及美国针对制造提出的不同战略管理思想及其异同（即工业4.0、中国制造2025、先进制造伙伴计划AMP）。

着重了解工业4.0和中国制造2025的核心内容，了解中国制造2025所关注的重点方向等。

（四）制造执行系统MES
制造制造系统MES是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁，计划与生产之间承上启下的“信息枢纽”，能够助力中国制造2025的实现，许多现代制造企业都在部署实施的系统。

因此，作为工业工程专业的学生，应该了解MES系统的功能，在企业中所处的重要地位，以及与ERP系统之间的互动集成关系，实现企业的一体化集成。

（五）大数据与现代制造系统
无论是德国工业4.0还是中国制造2025，都是使现代制造向智能化转型，在此过程中都离不开大数据的支撑。

也就是说现代制造业走向智能化的过程中，都将处在大数据制造背景之下。

李克强总理曾提出：制定“互联网+”行动计划，推动大数据等与现代制造业结合。

因此，在《现代制造系统》课程中，有必要引入对大数据与现代制造系统结合的相关内容。

可以从以下几个方面进行简单介绍：大数据的基本概念及特点，大数据在现代制造系统中的具体应用形式（如物品品质监考、设备异常预测及监控、零件生命周期预测、制程监控提前警报、良率保固分析等）。

在此过程中，应通过大量案例分析方式使学生更清晰地了解大数据在现代制造企业中的应用。

结语
基于当前制造系统发展现状及中国国情，本文提出了以上对《现代制造系统》课程内容的更新补充，有利于学生及时了解当前制造系统发展现状，掌握现代制造企业在实现智能制造过程中所重点关注的内容，在走上工作岗位时能够清晰了解生产制造、管理岗位中所涉及到的相关工作业务。

参考文献
[1]李国伟，董达善，黄婉娟.面向“卓越计划”的“先进制造技术”教学改革探索[J].中国电力教育，2014（21）：31-32.
[2]刘喜双，姚健.先进制造系统课程教学改革的研究与实践[J].教育探索，2010（8）：62-63.
[3]李超.工业4.0时代工业工程人才培养模式研究[D].郑州大学，2017.
[4]吴莹，胡斌，杨坤.工业4.0及高端制造背景下工业工程专业课程体系建设探索[J].南昌教育学院学报，2018（1）.。