关于面向“工业4.0”工程教育创新实验平台建设

论文导读：
摘 要 以德国近年来提出的“工业4.0”技术发展框架，探索“机械设计制造及其自动化”专业的工程教育创新实验平台建设思路，重点探讨“工业4.0”的发展趋势，以及如何结合“工业4.0”开展“机械设计制造及其自动化”专业课程创新实验平台建设，满足机械行业对高素质的工程技术人才的需求。
关键词 工业

4.0 工程教育 机械工程

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2011年在汉诺威工业博览会上，德国人工智能研究中心负责人Wolfgang Wahlster教授首次提出“工业4.0”的概念。2013年，德国成立了“工业4.0”工作组，并于同年4月在汉诺威工业博览会上发布了最终报告《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的倡议》。①可以说“工业4.0”已经正式成为德国工业未来发展的方向标。“工业4.0”强调将传统工业生产与现代信息技术相结合，将基本模式由集中式制约向分散式增强型制约进行转变，并最终实现工厂智能化、生产智能化。②
1 工业

4.0的发展趋势

“智能工厂”和“智能生产”是“工业4.0”的两个主要组成部分，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现，相关研究工作在德国已经广泛开展。③德国弗劳恩霍夫协会（Fraunhofer-Gesellschaft）引入“工业4.0”概念，开展针对“智能工厂”的全方位智能自动化技术研究；西门子公司将这一概念引入其工业软件开发和生产制约系统中，研究开发针对“智能工厂”相关的系列产品；恩德斯豪斯（Endree-Hauss）公司按照“工业4.0”要求开发过程工业自动化解决方案，实现不同区域、不同客户生产资料的信息共享；库卡（Kuka）公司结合其在机器人领域的技术优势，重点研究面向智能制造的协作机器人和远程维护系统；德国电信（Deutsche Telekom）、博世（Bosch）以及萨普（SAP）等公司在云计算、大数据存储和处理等方面开展了卓有成效的研究，为“智能工厂”提供软件支持结构或服务；作为工业用户代表，德国大众（VW）和巴斯夫（BA）等公司通过使用快速成型和能源智能建筑技术优化生产过程，参与到“智能工厂”的研究中；德国费斯托（Festo）公司研究了一种分散式智能机电一体化制约系统，即智能阀岛，实现面向“工业4.0”的新型制约系统。上述研究工作为实现从传统的集中式工厂制约系统向分散式智能工厂制约系统转变提供了基本思路与手段。
中国素有制造业大国之称，同时也是自动化技术需求大国。中国政府非常重视“智能工厂”领域的基础理论研究。为全面开展智能制造技术研究，国务院发布了《智能制造十二五规划》，鼓励企业构建工业智能化工厂，而其中重点任务之一就是解决未来智能制造所需的理论框架和共性技术。众多国内企业和大专院校等研究机构也开展相关研究。浙江大学方红飞以动态模拟为基础，研究了动态模拟在智能工厂实验系统中的应用，齐瑞超进一步提出用于工厂建模和仿真的四层框架，运用这种对工厂拓扑网络进行抽象的建模与仿真策略构建可扩展和易配置的仿真模型，为“智能工厂”建模和仿真提供了指导；上海工业自动化仪表缪学勤根据“工业4.0”理念，探讨了面向服务的“智能工厂”体系架构，为加快中国装备制造业转型升级提供思路；中石化夏茂森从易工程化和技术成熟度两个维度，对流程制造工业智能工厂体系架构和基础实施技术进行了研究，认为基于知识发现和基于模型的两类技术应该是目前智能工厂建设的首选技术；江南大学王聪面向物料智能配送体系，对生产执行系统的架构、RFID智慧生产车间应用流程及应用可靠性等关键理由进行了研究；武汉理工大学何宁辉提出网络化制造环境下的数字化制造车间集成管理系统结构，创建智能分布式人机协同工作模式。
2012年，批复同意在顺德建立无人化工厂，支持广东创汇等多家企业采用智能化成套装备建设数字化车间和智能化工厂管理软件。在政府的支持下，中国企业开展了各项相关技术的研发及应用。中国石化提出了用信息化支撑传统产业升级转型，推进“智能工厂”建设的战略目标，通过应用信息技术改造石油石化传统生产工艺、提高资源利用率，从而实现智能生产；烟台万华以MES应用为基础，建立稳标准统一、工厂应用快速复制的综合数据整合平台，向建设智能化工厂的目标迈进；燕山石化投用了ERP企业资源计划系统、MES生产执行系统，自主开发了盈亏平衡分析系统、设备实时监控系统，大幅度提升了工厂的信息管理智能化水平。研华公司研发的WebAccess平台将工厂里每个系统的信息采集到云端实现信息共享，工厂用户能够及时掌握现场的状况并通过云端功能实时地将信息传递，进而达到提升工厂智能化信息处理能力；2012年西门子在中国成都建立西门子工业自动化产品成都生产及研发基地（SEWC），它是西门子面向“工业

4.0”，在中国设立的最大的现代化数字工厂。

2 面向“工业

4.0”的工程教育创新实验平台建设

针对“工业4.0”新形势以及机械学科的自身工程教育特点，新形势下的工程教育创新实验平台建设重点应该包括以下几个内容：

2.1 平台以培养学生科研的思维策略、科学研究能力和创新能力为目标

针对传统机械工程类课程，以创新和探索为目的，着重培养学生的基本的工程技术实现能力。课程以工程项目的形式进行， 使学生在技术难题解决、文献查阅、方案设计、技术操作、案例分析、撰写技术文档等各个环节得到较全面的工程技术思维和策略的训练。安排一些具有创新性、探索性的工程技术实验，培养学生查阅、分析及概括文献的能力，设计及计划安排实验的能力以及分析理由、解决理由的能力，为学习能力较强的学生提供了进一步发展的空间。学生可根据导师的实际课题或者合作企业的实际项目为对象，设计相关实验，并可以由学生和企业导师或者学校教师直接进行讨论，确定实验地点与时间，针对智能化程度较高的企业，重点开展实验平台合作建设工作，安排具体老师，负责长期联络与合作，为面向“工业4.0”的创新实验场地建设提供支持。 全文地址：www.7ctime.com/gsugllw/lw42932.html上一论文：试论住宅小区工程项目地下室防水施工技术