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“工業4.0”戰略對職業教育的挑戰及應對

“工業4.0”戰略對職業教育的挑戰及應對

供稿單位:高職研究所   查看人次:5682   發布日期:2017-09-28    分享到:
內容提要:德國“工業4.0”戰略、“中國制造2025”規劃以及其他西方發達國家的工業化路徑表明,全球新一輪科技和產業革命已經來臨?!肮I4.0”對傳統工業的生產模式、生產方式、技術應用以及工作組織形式諸多方面產生深刻變革,對技術技能人才的需求發生根本性變化。文章通過探討新工業化時代職業教育面臨的挑戰以及世界各國職業教育改革的方向,為我國職業教育改革發展提供有益的參考。
       關鍵詞:工業4.0 職業教育 挑戰 對策
       2012年初,制造業強國德國提出“工業4.0”發展戰略,代表了未來制造業智能化發展的趨勢。中國正處于工業轉型升級的關鍵時刻,在“工業4.0”的推動下,中國提出實施“中國制造2025”戰略,目標是用30年時間推動中國從制造業大國向制造業強國轉變?!肮I4.0”和“中國制造2025”戰略規劃離不開制造業人才的培養和提升,也離不開高水平的職業教育。職業教育需要應對“工業4.0”“中國制造2025”的新挑戰,培養制造業升級所需要的高素質技術人才。本文在分析“工業4.0”的技術趨勢以及對人才規格升級的要求基礎上,提出了職業教育的應對策略。
       一、“工業4.0”的技術趨勢
       1.制造業的重新認識及發展趨勢。制造業不僅是實體經濟的主體、產業構成的重要內容,也是決定一國興衰和國際競爭力的關鍵。在我國,制造業是國民經濟發展的強勁動力、提供就業崗位的主要產業、國家發展與穩定的原動力。未來20~30年,制造業仍然為我國經濟發展和社會穩定提供強大動力。
   進入21世紀,全球制造業面臨著資源、環境、人口等方面的挑戰。資源難以支撐、環境逐漸惡化、人口老齡化、人們需求多樣化等問題越來越凸顯。同時,國際金融危機后,全球技術創新日趨活躍,新產業、新技術、新業態、新模式層出不窮,一些創新的制造理念和制造模式不斷涌現,以資源消耗為主的傳統制造業面臨巨大挑戰。為此,世界發達工業國家如美國提出“再工業化戰略”,依靠工業機器人、數字化制造、人工智能對本國制造業進行升級,以此搶占制造業高端領域。德國提出以智能制造為先導的第四次工業革命,即“工業4.0”。“工業4.0”時代,制造業服務化將成為全球制造業發展的大趨勢。與傳統觀念認為制造就是生產加工、制造企業以生產產品為中心的理念不同,現代制造的核心是生產加工與服務。制造企業不僅生產產品,更重要的是提供產品的全生命周期服務?!吨袊圃?025》明確提出,要加快制造與服務的協同發展,推動商業模式創新和業態創新,促進生產型制造向服務型制造轉變。制造企業在生產模式、技術應用、組織形式等方面都將發生近乎顛覆性的變革。
       2.“工業4.0”的技術特點。第一,生產模式的革新:全集成自動化、定制化。“工業4.0”是一種新型生產模式。全集成自動化就是用一種系統實現原來由多種系統搭配起來才能實現的所有功能。全集成自動化使產品從設計到制造的所有環節都被打通,與客戶保持實時溝通,并隨時根據顧客要求調整生產線,這樣不僅節省人才、財力,還可以降低出錯率,提高信息準確率。全集成自動化使生產效率大幅度提高,生產線上藍領員工減少,研發、設計、生產人員之間的交流更加扁平化,同時對員工理解生產流程和人機交互的能力提出要求。在傳統生產模式下,不同的加工命令很難在同一流水線上完成?!肮I4.0”全集成自動化生產模式將傳統流水生產線轉變為“個性化生產單元”,同一條生產線生產不同型號的定制化產品,實現更高效、更低成本的靈活個性化定制。沈陽鐵西的華晨寶馬工廠能夠做到多款產品在同一條生產線上生產,同一車的不同車型可以在一條生產線上生產,而且各種改型也可以在一條線上實現。德國寶馬萊比錫工廠下線的每一臺寶馬汽車都是根據車上的電子標簽進行唯一定制。這種個性化定制對員工的概念表達、藝術化設計能力、理解能力、創新能力提出了要求。
       第二,技術體系的重構:工業大數據、機器人、3D打印。工業大數據、機器人、3D打印等技術的重大突破正在重構制造業技術體系。工業大數據已經貫穿于制造業生產和服務的全過程,將制造流程的各個環節連接起來。大數據改變了以往發現問題再處理的傳統方式,可以找出生產中隱性的、還沒有發生的問題,避免問題的發生,節省了生產成本,提高了生產效率。工業機器人可以增加勞動生產力,緩解勞動力不足的問題。目前機器人技術仍朝著智能化、網絡化方向不斷提升。3D打印技術為消費者提供個性化和革命化的體驗。未來的從業者必須要懂得這些最新的理念、科技和手段,理解大數據的含義,懂得程序編譯,具備計算機化思維和數據分析能力。
       第三,組織形式的革新:設計部門與生產部門的高度融合。傳統生產管理模式采用的是垂直式組織管理方式,而在“工業4.0”階段,產品的設計和研發基于同一個數據平臺,研發與生產部門之間的工作時間差被消除,能夠同步開展工作彼此協調。這種柔性的生產組織方式要求從業者學會合作與表達,具有高速學習、分工協作、跨界整合的能力。
   “工業4.0”戰略全集成自動化的生產模式、工業大數據等技術的運用以及高度融合的生產組織形式,帶來了高效的生產、極高的質量,最終實現智能化制造。西門子安貝格電子設備制造廠作為智能制造的樣本,通過自動化設備和各種軟件互聯互通,研發設計、生產管理以及物流配送整個過程實現了數字化,自動化運作程度已經達到75%左右,員工維持在1150名,產能提升了8倍,產品質量合格率高達99.9988%,平均每秒就能生產出一件產品,充分體現了“工業4.0”的智能高效。
       二、“工業4.0”與對人才規格升級的要求
       “工業4.0”下智能生產是否會取代人工?已經有預言家描繪了未來工業生產中工廠空無一人、人的工作被機器取代、失業率高漲的場景。實際上,智能生產雖然減少甚至取消了人直接參與生產的環節,但同樣也帶來了新的創造空間。未來,人的工作內容將主要集中于創新與決策領域,在品質提升、效率提高以及創新等方面發揮著無法取代的作用。這就對我國目前產業人才的培養規格提出了新的挑戰和要求。
       1.人才在“工業4.0”中的作用。盡管目前出現了無人工廠和機器取代人工的現象,但機器指向的是專業化,人指向的是多樣化,機器能夠更換專業化的人但不能完全代替多樣性的人?!肮I4.0”時代,人從事的是更加靈巧和復雜的工序,決定生產規則和參數以及優化產品,人依然是企業的核心。在產品品質提升、效率提高的終極目標實現過程中,人的智慧仍然不可替代。
       第一,品質提升依賴人類的智慧。產業的競爭最終是產品品質的競爭。品質包括產品或服務的質量,涵蓋了從售前設計、制造過程到售后服務的整個產品周期。“工業4.0”時代的制造業,由于個性化、定制化的發展要求,產品的外觀、功能等整體設計成為產品是否具有競爭力的重要影響因素。設計質量的高低取決于人才的能力和水平;產品制造質量的高低取決于技術工人的技術水平和職業素養。在由生產型制造向服務型制造轉變的過程中,人們購買的不僅是產品,更是服務體驗,這也需要提升人才的素質。
       第二,效率提高依靠人。未來制造業必須實現更高的工程效率、靈活性和更短的上市時間,從而迎合快速變化的市場需求?!肮I4.0”時代,大數據、工業機器人、產品的全生命周期管理等技術大大提高了生產效率和生產靈活性。效率、市場響應速度和生產靈活性成為未來制造業贏得競爭力的根本訴求。在效率提升的過程中,人才發揮了不可替代的作用。
       第三,創新驅動的本質在于人。德國“工業4.0”戰略把創新放在核心的位置,數字化制造、3D打印等先進技術都是創新的結果。從設計理念到制造方法、生產流程、市場手段都需要大量的創新,而創新在很大程度上來自實踐和生產一線。未來的一線生產者也會參與產品形態的設計和創造,一線人員的創新能力對于設計理念、制造方法、生產流程與市場手段等產品全過程的創新具有重要作用。因此,一線技術技能型人才是制造業創新的主體,需要培養出具有創新意識和創新能力的創新型實用人才。
       2.“工業4.0”時代的職業教育人才規格需求。“工業4.0”時代將涌現各種類型的人才,包括掌握核心技術的科研人員,精通經濟運行規則的管理人才,以及一大批掌握現代生產制造技術的高技能人才。世界上的工業強國都是技師大國,除了領先的技術外,一支技術過硬的高素質技師隊伍也是成為工業強國的重要原因。隨著“工業4.0”時代制造業新技術、新模式、新業態的不斷出現,技術技能人才的需求結構正在發生改變。
       第一,職業教育人才的知識結構變化。傳統生產下的技術工作有固定的技術參數,人才的知識結構也是單一、固定的。而“工業4.0”時代集成自動化、產品的全生命周期管理等技術創新以及個性化定制、柔性化的生產方式,研發者、設計者、生產者組成同一個工作團隊,生產人員同樣也需要參與到研發設計工作中,由此對技術技能人員的知識結構提出“彈性”要求,即可以在多種技術模式下開展工作,要懂得運用多種技術,對人才知識結構的廣度、創造性、復合性提出了更高的要求。
       第二,職業教育人才的層次結構變化。從技術水平與人才需求層次的關系看,技術水平決定了人才層次需求,人才層次結構也可以促進技術水平的提高。技術裝備水平不高,技術技能人才的層次需求處于較低水平?!肮I4.0”戰略背景下,技術發展尖端化、集成化,更新速度加快,對技術技能人才的知識結構和層次需求也有所提高。目前,我國職業教育在人才培養的層次結構和質量方面難以適應當前技術發展水平的需求。
       第三,職業教育人才的類型需求變化。在“工業4.0”智能制造的背景下,企業由生產型制造向服務型制造轉變,生產制造環節的價值比重下降,研發、設計、安裝、維護等服務環節價值比重提升。未來將衍生出大量服務型人才,需要大量的高端服務業從業人員從事智能制造的配套工作,涵蓋售前服務、售中服務、售后服務全過程。這些服務型人才是既懂專業技術又懂營銷、管理的高端復合型人才,需要職業教育加以培養。
       三、“工業4.0”戰略下職業教育的應對
       “工業4.0”戰略背景下的技術變革、技術技能人才需求的變革將對職業教育產生直接的影響。有專家分析,“工業4.0”這一輪工業革命和產業變革對人才觀、教育觀帶來的沖擊將是革命性的,尤其對直接培養高技術技能人才的職業教育提出了更大的挑戰。在新形勢下,職業教育必須適應不斷變化的經濟和社會需求,在職業教育體系的完善、職業標準的完善、專業與課程的改造以及師資素質提升等方面積極應對。
       1.職業教育體系的完善。工業化進程中知識、技術更新的速度飛快,從“工業1.0”到“工業4.0”,技術創新更迭不窮。知識、技術的飛速發展與教育的長效性、滯后性形成了矛盾。職前接受的教育和培訓往往不能滿足現實生產的需要,隨著職業更替頻繁,職業知識趨向綜合化,對職業教育的可持續發展以及從業者的終身教育提出了要求。從國際職業教育的發展趨勢看,世界發達國家無不通過不同方式建立了縱向銜接、橫向溝通的職業教育體系。從縱向看,大部分國家如德國、英國、澳大利亞均建立了國家資格框架體系,實現不同層次職業教育之間的互通,拓寬了受教育者的學習通道,以此滿足受教育者可持續發展的需求。從橫向看,通過國家統一的資格框架體系,實現教育體系與職業資格證書相對接,教育文憑與職業證書相互轉換,完成了教育內部與產業標準之間的協調,最終實現職業教育、培訓與普通教育之間的轉換溝通,構建一個同時涵蓋學歷教育與培訓教育兩種功能、職業教育與普通教育兩種類型的國家資格框架體系,這將是世界職業教育發展的大趨勢。歐盟建立了8級《歐洲資格框架》,其中6級等同于“歐洲高等教育資格框架”中的“學士”,為職業本科或技能本科,7級相當于碩士,8級相當于博士。德國根據《歐洲資格框架》于2012年頒布了《德國國家資格框架》,由原來的6級變為8級,使“雙元制”職業教育由中等職業教育層次發展至高等職業教育層次,有了一個更加透明的參照系。
       對于我國來說,《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》提出,到2020年,形成適應經濟發展方式轉變和產業結構調整要求、體現終身教育理念、中等和高等職業教育協調發展的現代職業教育體系。目前我國的中等職業教育已經發展得較為成熟,建立多層次高等職業教育并形成各層次之間的順暢銜接是建立現代職業教育體系的關鍵。
       2.職業標準的完善。標準先行是“工業4.0”戰略的突出特點,德國在“工業4.0”戰略八項計劃中,放在第一的就是建立標準化。在未來,不同制造商的生產設備能使用同一種語言進行通信,其前提就是建立統一的技術標準。技術標準推動職業教育培養標準的完善和提高。職業教育的標準應該緊跟產業、行業、職業標準趨勢,在體現行業標準、職業標準的同時也要體現國際化趨勢。在德國,由聯邦職業教育研究所牽頭、工商行會等六大行業協會會同雇主協會、政府機構及各類職業教育專家,根據企業需求原則、相對穩定原則、廣泛適用原則將職業劃分為365種,并用4年左右時間制定每種職業的具體標準。歐盟構建了“歐洲職業教育區”,由歐洲資格框架、歐洲職業教育學分轉換體系、歐洲職業護照體系三個制度體系構成,以一體化的歐洲職業教育體系為目標,可以實現不同教育體系和各國教育系統之間的通融性。德國公布了300多個全國統一的職業標準,構建了國家資格框架,且與歐洲資格框架協調一致,體現了科技、經濟和社會全球化對技術標準、人才標準的一致性要求。
       我國的職業標準還不完善,對職業教育標準制定的指導作用有限。目前,教育部已經開始組織制定職業教育國家專業教學標準,2014年上海已完成教育部開發50個左右國際水平專業教學標準的任務。我國制定職業教育標準必須順應一體化、國際化發展趨勢,通過制定和完善院校設置標準、專業標準、課程標準、職業資格標準、教師資格標準、質量評價標準等,逐步形成完備的職業教育標準體系。
       3.人才培養模式的優化。人才培養模式是高職院校培養人才、服務經濟社會發展的切入點。在產業結構轉型的過程中,由于人才培養的規格發生變化,相應的人才培養模式也應同步升級。盡管我國職業教育已經確立了產教融合、工學結合的人才培養模式,但在“工業4.0”智能制造背景下,新興產業發展迅猛,職業教育人才培養仍滯后于產業轉型升級,存在與新興產業缺乏互動、與企業需求脫節、校企合作機制不完善等問題。職業教育人才培養需要拓寬視野,優化人才培養模式,實現人才培養與產業結構、企業需求的同步升級。德國職業教育采用“雙元制”職業教育模式,培養了眾多高素質的技術技能工人。“工業4.0”階段,采用現代學徒制,與企業共同培養高端制造人才,仍然是最有效的一種人才培養方式。工學結合是現代學徒制人才培養模式的核心內容。美國、英國、澳大利亞也從傳統學徒制向現代學徒制、新學徒制轉變,充分重視職業學校教育和企業聯合進行人才培養,以解決青年人的技術技能再培訓問題。在現代學徒制下,師傅在真實的工作情境中對徒弟傳授技術、技藝,使徒弟接受真實的企業文化熏陶,有助于掌握動手能力、專門技能以及重拾工匠精神,從而滿足企業對高技能人才的需求,為現代制造業的轉型升級提供更好的支撐。
       4.專業與課程的改造?!肮I4.0”時代智能制造技術的飛速發展,生產過程中簡單重復性的崗位、工種逐漸被工業機器人所代替。為更好地適應產業結構調整、工作崗位的新變化,職業院校需要打破傳統專業設置界限,對專業結構進行重新布局,與智能制造企業的轉型升級需求相對接,開設一批與智能制造、工業機器人等新興領域和技術密切相關的職業教育新專業或新專業方向。同時,還要與行業協會、先進企業聯手,進行專業認證,以職業資格認證為中心設置課程體系,充分體現職業教育的專業與產業對接、課程內容與職業標準對接、教學過程與生產過程對接、學歷證書與職業資格證書對接、職業教育與終身教育對接的要求。
       “工業4.0”時代要求一線技術技能人才不僅掌握某一項專業技術技能,還具有處理控制、操作和規劃等多個層面復雜工作情境的綜合職業能力。團隊式的工作方式、智能化的工作對象、數字化的工作流程,要求技術工人除了懂得專業制造技術外,還要懂得網絡編程和維護,能夠解讀、使用復雜數據。個性化的產品定制也要求技術工人具備一定的藝術設計、創新能力,能夠進行跨文化交流、協同??梢钥闯?,“工業4.0”時代職業教育的人才培養方向及目標定位應更重視對未來員工的通識能力及可持續發展能力的培養。因此,在課程建設方面要基于崗位勝任和崗位遷移能力提升的要求,搭建通識能力平臺,突出通識教育。以創新能力、管理能力、交往能力等為重點,重新整合通識教育類課程,將大學英語、美學欣賞、計算機應用及互聯網技術、創新創業方法等課程納入必修課,結合專業群特點對課程進行個性化改革。此外,還要開設“工業4.0”相關的選修課,了解當前工業領域最新的發展動態以及未來工業發展所需要的基本技能。
       參考文獻:
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       (來源:中國職業技術教育網,作者:周靜,出自:《教育與職業》)
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