面向先进制造业的创新人才培养模式的构建与实践.docx
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面向先进制造业的创新人才培养模式的构建与实践
附件2：
江西省教育体制改革试点项目
申报书
面向先进制造业的
项目名称：
创新人才培养模式的构建与实践
试点单位：
XXXXXXX（公章）
项目负责人：
XXXX
联系电话：
XXXXXXXXXXXXXXX
电子邮箱：
XXXXXXXXXXXX
填表日期：
2011-4-16
江西省教育体制改革领导小组办公室制
填表说明
1．本申报书由申请试点单位组织填写，经项目负责人所在单位审核，签署明确意见，并加盖公章后方可上报。
2.填写申报书时，请不要减少栏目，改变原有表格结构，表中栏目空白不足的可加页，请遵循整页设计原则。
3．第四点“主管部门或单位”意见请按如下要求填写：
设区市、县级教育行政部门申报，由当地政府签署意见；学校（除大中专学校外）申报需由学校主管教育部门签署意见；各大中专学校申报由学校校长签署意见。
项目涉及多个部门或单位的，由牵头部门填写意见；省委教育工委、省教育厅机关各部门、直属各单位申报，由主要负责同志签署意见。
4．《申报书》请用A4纸张双面打印，一式三份，省教育体制改革领导小组办公室两份、申请单位一份。
5．签名处不得用打印字和印刷体代替。
一、基本信息
项目名称
面向先进制造业的创新人才培养模式的构建与实践
试点单位
南昌工学院
改革试点时间
2011年9月——2015年9月
经费预算
20万元
经费来源
省教育厅
项目负责人
基本情况
姓名
XXX
工作单位
XX
性别
XX
行政职务
XX
手机
XXX
办公电话
XXX
项目联系人
基本情况
姓名
XX
工作单位
XX
性别
XX
职称/职务
XX
手机
XX
办公电话
XXX
邮编
XX
电子信箱
XX
通讯
地址
XX
项目组主要成员基本情况
姓名
性别
年龄
职称/职务
工作单位
项目分工
男
62
副教授/校长
调研、方案构建
男
50
高级工程师/技术部部长
方案构建
男
38
副教授/硕导
方案构建
男
36
讲师/博士/副院长
调研、方案构建
男
50
高级工程师/副院长
组织实施
男
63
副教授/教师
组织实施
女
42
高级工程师/教研室主任
组织实施
女
45
高级工程师/教研室主任
组织实施
男
27
助教/硕士
整理材料
男
27
助教/硕士
整理材料
二、改革背景
（一）改革的现状分析
1、先进制造业是我国我省新型战略产业。
制造业是国家的基础行业，也是国家的支柱产业，从20世纪80年代以来，制造业进入了实现信息化、自动化、智能化、柔性化、绿色化生产的“先进制造业”时代。
国家十二五规划显示，先进制造业是我国主导工业制造业发展方向，要大力发展先进制造业，促进我国制造业由大变强。
2009年12月，江西省鄱阳湖生态经济区正式列入国家级战略规划，同时，《鄱阳湖生态经济区规划》（国家发展改革委）第四章第二节指出：
“……大力发展先进制造业。
加强信息技术、生物技术、现代管理技术与制造业的融合，按照环境友好、集群发展的要求，重点在特种车船、装备制造、高精铜材、光伏产业等领域实现突破。
……”，可见，先进制造业也是鄱阳湖生态经济区的产业发展核心之一。
今年，我省出台了十二五建设规划，其中第三篇第二章指出“……加快运用高新技术和先进适用技术、现代管理技术改造提升传统产业，推进兼并重组，提高企业技术装备水平和市场竞争能力。
……”，可以看出，用先进适用技术改造传统产业和大力发展先进制造业是我省制造产业的发展目标。
由此可见，无论从国家发展战略，还是我省建设规划来看，先进制造业是新型战略产业，是制造产业的发展趋势，是我国实现制造产业由大变强的必经之路。
2、先进制造技术正在企业中迅速地推广和深入，同时对人才的需求量在不断地增长。
企业在国家政策导向和市场调节下，必定全力推动先进制造技术，以提升企业的市场竞争力，跻身先进制造业的行列。
1992年，先进制造业的概念首次为美国政府正式提出：
先进制造业是拥有先进制造技术的行业。
在中国，“先进制造业”是近年才出现于官方文献的新提法，是对主导工业制造业发展方向、掌握先进技术的产业群的概括与总称。
事实上，先进制造业在不同时期所蕴涵的内涵不同，但都代表着所属时代主流制造业的发展方向。
在信息化与全球化席卷世界的背景下，其内涵是指制造业不断吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代管理技术等方面的高新技术成果，并将这些先进制造技术综合应用于制造业产品的研发设计、生产制造、在线检测、营销服务和管理的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，即实现信息化、自动化、智能化、柔性化、绿色化生产，取得很好经济社会和市场效果的制造业总称。
先进制造业的主要特点是：
第一，产业的先进性。
首先就全球生产体系而言，该产业必须处于高端，具有较高的附加值、关联度、技术含量，且是国民经济基础产业，构成支撑国民经济快速稳定发展的基石；其次，代表更高的投入产出率、资金效率、劳动效率、土地效率和环境效率，这“五高”的效率特征形成了先进制造业的先进性代表和生产力源泉。
任何高投入的技术或冠以“现代管理”的产业，如若并非处于生产体系的高端，不具备高效率的业态特征，则绝对不能纳入先进制造业。
第二，生产技术的先进性。
先进制造业并不只涉足高科技领域，其与传统制造业具有天然的联系，二者根本的区别在于技术的先进性，前者主要体现为以信息技术为基石，通过融合制造技术，驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流，实现制造过程的系统化、集成化和信息化。
因此，先进制造业是突破传统技术极限的产业，而传统产业是先进制造业的基础。
目前，制造业出现自动化、柔性化、数字化、极端化和精密化五种技术趋势，符合这“五化”趋势的制造技术就是当代先进制造技术。
“只有夕阳技术，没有夕阳产业”，即便是传统产业，只要运用高新技术或先进适用技术进行提升和改造，在制造技术和研发方面保持先进水平，也可以将其纳入先进制造业。
第三，生产组织管理的先进性。
企业的先进技术必须辅以先进组织管理才能得以发挥最大功效。
制造模式是制造业为提高产品质量、市场竞争力、生产规模和速度，以完成特定生产任务而采取的一种有效的生产方式和生产组织形式。
先进制造业的制造模式可以使制造企业依据不同的经济环境条件，在生产制造过程中针对不同的生产任务，有效地组织各种生产要素与组织要素，从而实现产品效果与生产方式的彻底革新。
先进制造技术（AMT）是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。
主要包括：
计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。
AMT的主体技术群包括两类：
一是面向制造的设计技术群，是指用于生产准备（制造准备）的工具群和技术群。
设计技术对新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间都有很大影响。
产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具，例如计算机辅助设计（CAD）以及工艺过程建模和仿真等，生产设施、装备和工具，甚至整个制造企业都可以采用先进技术更有效地进行设计。
二是制造工艺技术群（加工和装配技术群），是指用于物质产品（物理实体产品）生产的过程及设备。
例如：
模塑成形、铸造、冲压、磨削等。
随着高新技术的不断渗入，传统的制造工艺和装备正在产生质的变化。
先进制造技术的特点：
第一，先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是面向21世纪的技术制造业是社会物质文明的保证，是与人类社会一起动态发展的，因此，制造技术必然也将随着科技进步而不断更新。
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展而来，保持了过去制造技术中的有效要素；但随着高新技术的渗入和制造环境的变化，已经产生了质了变化，先进制造技术是制造技术与现代高新技术结合而产生的一个完整的技术群，是一类具有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。
第二，先进制造技术是面向工业应用的技术，先进制造技术应能适合于在工业企业推广并可取得很好的经济效益，先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车工业、电子工业）的需求而发展起来的适用的先进制造技术，有明显的需求导向的特征。
先进制造技术不是以追求技术的高新度为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。
第三，先进制造技术是面向全球竞争的目前每一国家都处于全球化市场中。
一个国家的先进制造技术是支持该国制造业在全球范围市场的竞争力。
因此，先进制造技术的主体应具有世界水平。
但是，每个国家的国情也将影响到从现有的制造技术水平向先进制造技术的过渡战略和措施。
我国正在以前所未有的速度进入全球化的国际市场,开发和应用适合国情的先进制造技术势在必行。
在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“小批量——少品种、大批量——多品种、变批量”的方向发展。
在科学技术高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备密集——信息密集——知识密集”的方向发展。
与之相适应，制造技术的生产方式沿着“手工——机械化——单机自动化——刚性流水自动化——柔性自动化——智能自动化”的方向发展。
技术和市场变化推动了制造业的不断发展，促进了制造业的不断进步。
目前从实施先进制造技术的现状来看，大致可以分为四种企业。
①处于领先地位的技术应用：
基于产品生命周期管理（PLM）的先进制造技术，这是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，以及在产品研
发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品相关的人力资源。
如石家庄煤矿机械、北京第二机床、广西玉柴工程机械等大型企业就构建了成功的PLM解决方案。
②属于推广技术的应用：
基于产品数据管理（PDM）的数字化设计与制造技术。
这是一种管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据库记录等）和所有与产品相关的过程（包括工作流程和更改流程）的技术。
它提供PLM的信息管理，并可在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境。
如江西无线电厂、武汉造船厂等企业建立了基于PDM的管理平台。
③基于CAD/CAE/CAPP/CAM的数字化技术。
小型企业往往更注重单独使用CAx技术中的某一项或几项，来提升自身的技术含量，但没有形成完整的系统环境。
④适用技术改造传统产业。
大多数中小型企业属于这一类型，他们更注重数字化加工设备的投入和改造，而配套的数字化设计技术没有跟上。
显而易见，企业已经意识到，实现先进制造技术将成为在未来的竞争中保持领先的关键因素，但是，企业在推广先进制造技术的时候，往往根据自身的实际情况，最先使用先进制造技术中的适用技术，而不是盲目地、不切实际地全面推广。
缺乏具有创新意识的专业技术人才，是企业面临的主要问题。
在企业中应用先进制造技术所必备的人才可分为三类技术群：
①面向先进制造技术的技术管理群，这是上游技术群，主要是指从事系统管理和系统维护工作的技术人员，要求技术人员熟悉系统的整体运行机制，保障系统的正常运行，及时为决策者提供各种数据信息。
这类技术人员的需求量不大，约占5%，但是要求高，属于拔尖人才。
企业往往不需要直接引进，而是采用和高校合作的方式。
②面向虚拟产品的设计和制造技术群，这是中游技术群，主要是指从事产品的数字化设计和虚拟制造工作的技术人员，要求技术人员掌握产品的数字化设计和虚拟制造技术，提供产品所属的所有数据信息。
这类技术人员的需求量较大，约占25%，是企业急需的技术中坚力量。
③面向产品的制造技术群，这是下游技术群，要求技术人员掌握数字化设备的操作，利用虚拟产品的数据信息可以制造出实物产品。
这类技术人员的需求量最大，约占70%，是企业的技术最底层的一线操作工人。
三类技术群又可按照企业的发展过程分为四个层级的技术人才：
①操作数字化设备的技术工人；②基于独立CAx技术的人才；③基于PDM的技术人才；④基于PLM的技术人才。
中游技术群中基于PDM的技术人才以自身的适用性和技术性成为第一、第二类企业在未来5—10年内最迫切需求的人才，随着先进制造技术在企业的不断推广和深入，其需求量还在逐年递增。
3、先进制造技术已经成为高校学科发展的主要方向之一，并为这一领域培养了大量的技术人才。
高校是培养专业技术人才的摇篮，企业的需求就是高校人才培养的目标。
随着国家发展战略的调整，随着企业应用先进制造技术的不断深入，高校的科研领域、学科发展和专业方向也在调整，以适应社会、企业对技术人才的需求。
依据在先进制造技术这一领域的科研方向和人才培养规格的不同，高校大致分为三类：
①部分211高校，他们建成了目前国内最为先进的数字化设计与制造的实验室，如东南大学网络化制造实验室、大连理工大学工程训练中心、武汉科技大学数控实训中心等，这类高校主要从事这一领域的科学研究和基于软件技术的产品开发，培养的技术人才也是这一领域的拔尖人才，属于上游技术群。
②大多数本科高校从事的是基于独立CAx技术的应用和开发，他们培养的毕业生都是掌握CAx技术的高手，属于中游技术群，但是基于PDM技术的人才培养是薄弱环节。
PDM技术就是基于数据管理的产品数字化设计与制造技术，即CAD/CAPP/CAM/CAE四位一体的先进机械设计与制造技术。
它不但能实现无图纸设计、虚拟加工和数字化制造，而且为业界带来了全新的产品设计方法和突破传统模式的制造理念。
它由五部分构成，各部分各自相对独立，又互有关联，共同配合来完成一项完整的现代机械设计过程，PDM模块是各个CAx模块的管理中心。
CAD模块：
即计算机辅助设计模块，其主要用于进行零件造型、建立装配实体并生成工程图等工作。
CAPP模块：
即计算机辅助工艺设计模块，其主要完成的工作是基于CAD模块生成的工程图基础上，完成零件加工工艺规程设计并生成相应的加工工艺技术文档。
CAM模块：
即计算机辅助制造模块，其主要功能在于经后置处理后生成零件的数控加工代码，并在计算机仿真环境下进行虚拟加工。
CAE模块：
即计算机辅助工程分析模块，主要用于对生产加工过程在虚拟环境下进行静力学分析、动力学分析和运动仿真等。
PDM模块：
即产品数据管理模块，它是整个数字化设计过程的“管家”，用于实现各CAx模块之间的信息传递和数据共享。
可以看出，CAx技术是PDM技术的基础，PDM技术是CAx技术的集成，是基于产品数据管理的CAD/CAPP/CAM/CAE四位一体的先进机械设计与制造技术。
高校往往更注重培养独立CAx技术的高手，而没有注重独立技术的集成。
这是随着先进制造技术在企业中不断推广和深入与高校专业方向调整不协调而产生的人才供求关系矛盾。
③部分高职院校在这一领域也走在前沿，他们投入了大量的教学资源，培养这一领域中的技能型人才，如成都电子机械高等专科学校、威海职业技术学院、武汉工业职业技术学院、九江职业技术学院等，这些高职的培养目标始终是定位在生产一线的技术工人岗位群，绝大多数学生毕业后成为生产线上的工人，属于下游技术群。
分析可见，中游技术群的人才培养是薄弱环节，随着先进制造技术应用的深入，中游技术群正在向由掌握独立CAx技术人才向基于产品数据管理（PDM）的数字化设计与制造技术人才转换，而掌握基于独立CAx技术的高手在未来的5—10年是不能满足企业发展需求的。
4、XX是一所新生的本科院校，应高起点、高标准建设，应主动融入国家和我省的经济发展战略，为新型战略型产业培养必需的技术人才。
我校经历了多年的高职教育，积累了丰富的职业教育经验和教学资源，培养了大量的高素质技能型专门人才。
2011年我校升格成为本科院校——XX，“机械设计制造及其自动化”专业是第一批设置的本科专业，隶属机械工程学院，2011年9月正式招收本科生。
通过以上分析，本着主动融入国家和我省经济发展战略，为地方经济建设培养技术人才的宗旨，实现“机械设计制造及其自动化专业”与“先进制造产业”的对接，基于“机械设计制造及其自动化”专业，本项目组提出“面向先进制造业的创新人才培养模式的改革试点”，旨在培养“在先进制造业中从事产品数字化设计与制造工作的机械工程师”，毕业生就业于先进制造业中的中游技术群——“基于PDM技术的、面向产品的、数字化设计与制造的技术岗位群”。
（二）改革试点项目的意义
大力发展先进制造业是国家十二五发展规划、我省十二五发展规划和我省鄱阳湖生态经济区发展规划的重要战略之一，也势必成为企业的发展战略目标。
1、主动融入国家和我省的发展战略，为地方经济发展提供技术支持，实现学校、专业和产业的对接，通过资源共享，寻求横向技术合作。
先进制造业的核心是使用先进制造技术构建企业生产管理平台，主要技术包括：
①成组技术（GT），将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，获得最大的经济效益。
②敏捷制造（AM），在虚拟制造环境下动态选择合作伙伴，组成面向任务的虚拟公司，进行快速和最佳生产。
③并行工程（CE），它将设计、工艺和制造结合在一起，利用计算机互联网并行作业，大大缩短生产周期。
④快速成型技术（RPM），它利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造产品原型。
⑤虚拟制造技术（VMT），以计算机支持的建模、仿真技术为前提，对设计、加工制造、装配等全过程进行统一建模，以达到产品开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最高化。
⑥智能制造（IM），通过“智能设备”和“自治控制”来构造新一代的智能制造系统模式。
2、高校选择了符合产业发展趋势的学科方向，明确了专业培养目标和毕业生就业岗位群，培养的技术人才就能满足社会需求，为地方经济发展提供各种层次的人才。
①面向制造的产品数字化设计人员。
设计技术对新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间都有很大影响。
产品和工艺的并行设计具有双重目的,一是缩短新产品上市的周期,二是可以将生产过程中产生的废物减少到最低程度,使最终产品成为可回收、可再利用的。
②面向产品的数字化制造技术人员。
制造技术是有关加工和装配的技术，随着高新技术的不断渗入,传统的制造工艺和装备正在产生质的变化。
3、先进制造技术是一门综合性、交叉性前沿学科和技术，学科跨度大，内容广泛，涉及制造业生产与技术、经营管理、设计、制造、市场各个方面。
从事这一领域的教学科研活动，必定带动其它相关学科的协同发展，完善我校的学科建设，提升我校的办学层次。
三、实施方案
（一）改革目标
总体目标：
以我校2011级“机械设计制造及其自动化”（本科）专业的学生作为改革试点的实施对象，构建面向先进制造业的创新人才培养模式，经过4年教学实践，培养在先进制造业中从事产品数字化设计与制造的机械工程师。
阶段目标：
按本科4学年8个学期分为阶段性目标8个：
1）目标一：
掌握计算机基础知识，计算机操作系统、文档编辑和C语言程序设计的知识，具备计算机的基本操作能力。
2）目标二：
掌握机械制图、机械工程材料、公差等专业知识，具备计算机绘图能力，能运用软件绘制二维机械工程图样。
3）目标三：
掌握机械原理、机械零件、液压与气压等专业知识，具备机械产品三维造型的能力，能运用软件进行机械产品的实体造型。
4）目标四：
掌握理论力学、材料力学、有限元等专业知识，具备对装配体和零件的力学分析能力，能运用软件对产品进行静力学和动力学分析。
5）目标五：
掌握金属切削机床、金属切削原理、金属切削刀具、机制工艺与夹具等专业知识，具备工艺设计能力，能运用软件对产品进行工艺分析，并生成工艺规程文档。
6）目标六：
掌握数控技术、数控机床、数控编程、数控加工工艺等专业知识，具备数字化制造能力，能运用软件编制NC程序、NC仿真并能运用数控设备进行零件加工。
7）目标七：
掌握产品数字化设计与制造的基本知识，具备产品数据管理能力，能运用软件协调各个环节的数据通讯和共享。
8）目标八：
掌握产品数字化设计与制造的全过程，具备相应岗位能力，能在企业中胜任技术岗位工作。
（二）改革试点的主要内容
1、调整专业培养目标。
随着传统机械制造业内涵的不断变化，先进制造技术的不断深入，企业对人才规格的要求也在发生变化，为了适应这一变化，高校办学定位，培养目标和人才业务规格也要实时调整，学科的发展方向和专业的方向定位要适应社会和企业的需求。
2、构建创新人才培养模式。
对应于培养目标的调整，专业课程体系、教学内容和教学方法等要进行相应的改革。
①课程体系——一体双翼。
“一体”是指以专业理论教学为主体，它是掌握产品数字化设计与制造知识的基础。
“双翼”是指以相关的软件教学和实践操作技能训练为双翼，既要学生掌握数字化设备的基本操作技能，又要掌握相关专业软件的使用，这样才有可化设计和制造。
②教学内容——项目教学。
“项目教学”是指让培养对象在实际工程项目的引领下，把实际工作过程设计成学习过程，提倡“学习即工作，工作即学习”的理念。
实质上，是一种以学生为中心的“建构式”培养方式。
教师起引领、驱动作用，目的是让学生在具体工作项目驱动下得到职业情境的熏陶和工作过程的体验，从而真正掌握就业所必备的技术知识和职业能力。
③教学方法——分层一体化。
“分层一体化”是指围绕项目教学，把项目进行分解，在不同的阶段实施项目对应的教学，完成相应的任务，全部的任务完成后，进行综合分析完成整个项目。
3、人才培养模式的实施。
2011年9月我校“机械设计制造及其自动化”专业将招收第一届本科学生，根据办学定位和专业培养目标，构建人才培养模式，制定详细的培养方案，编制各门课程教学大纲，经过4年的教学实践，完成预定目标。
人才培养模式是由教学目标体系、内容体系、管理体系和条件支撑体系所构成的整体，在教学实践中，各个亚体系既要发挥各自的作用，体现各自的功能，又要协调配合，以实现实践教学体系的总体目标。
（三）改革试点拟解决的关键问题
1、面向先进制造业的创新人才培养模式是基于项目的系统集成。
项目教学是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。
它是以工作任务为中心选择、组织教学内容，并以完成工作任务为主要学习方式和最终目标，在选择项目的过程中，必须注意是内涵和外延清晰，明确和有具体的成果的项目，并且要有完整的工作过程，而且要具备一定的难度，可以让学生在项目过程中既能应用已知知识和技能，又能学习一些新的知识和技能，充分体验数字化设计的设计理念和工作工程。
另外，该项目还应该具备“可评价性”，工作任务过程中和过程后，有利于对项目的有关情况进行评价。
2、面向先进制造业的创新人才培养模式是基于软件技术的系统集成。
产品数字化设计与制造是基于软件的技术，专业软件的学习和应用是该项技术的核心。
CAx软件品种繁多，各有所长，不同的模块往往要使用不同的软件，根据教学内容选择好相应的专业软件往往是教学成败的关键。
3、面向先进制造业的创新人才培养模式是基于并行工程的系统集成。
在具体工程项目驱动下，以一个具体产品的面向制造的具体数字化设计为例，教学体系构建中采用“循序并行化”的教学步骤，既根据课程本身的先后顺序由浅入深，循序渐进，又由于产品数字化设计技术本身是基于并行工程的系统集成技术，各阶段的教学实施也要基于并行工程，即实时监控、实时反馈、实时修改设计信息。
4、面向先进制造业的创新人才培养模式是基于产品数据管理的系统集成。
产品数字化设计技术是基于产品数据管理的系统集成技术。
但各种CAx技术的发展并不是齐头并进的，发展并不平衡，而且还互相较为孤立，是各成一体的。
因此，必须注重突出产品数据管理的核心地位，信息传送和数据共享是数字化设计技术的核心。
5、面向先进制造业的创新人才培养模式是基于虚拟制造技术的
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