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从工业0.0到工业4.0的职业教育演进与变革

2018-10-09 13:40    来源:网络转载    作者:未知    阅读:4次    我要评论

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[导读]我国还需要较长时期走“工业2.0”补课、“工业3.0”普及、“工业4.0”示范的“并联式”发展道路。我国制造业生产力多层次、多形式的现状,对人才的需求、培养也必然是多层次、多规格的。为此,有必要对不同时期世界工业革命的职业教育存在形态进行系统分析,为“中国制造2025”战略实施提供强有力的技术技能人..

经过30余年的改革开放,我国综合国力虽有大幅提升,但仍处于工业化中后期,需进一步探索中国特色的工业化道路:提升传统产业与培育新兴产业相结合;传统手工艺与先进制造业相结合;第一次工业化与第二次工业化相结合;信息化与工业化相结合。这就意味着,我国还需要较长时期走“工业2.0”补课、“工业3.0”普及、“工业4.0”示范的“并联式”发展道路。我国制造业生产力多层次、多形式的现状,对人才的需求、培养也必然是多层次、多规格的。为此,有必要对不同时期世界工业革命的职业教育存在形态进行系统分析,为“中国制造2025”战略实施提供强有力的技术技能人才支撑。

发展历程:

工业0.0:手工业时代

工业0.0下的学徒制

工业1.0:机械化

工业1.0下的职业培训学校

工业2.0:电气化

工业2.0下的职业学校教育

工业3.0:自动化

工业3.0下的校企合作职业教育

工业4.0:智能化

工业4.0下的职业教育发展趋势

工业2.0下的学校职业教育

(一)工业2.0:电气化

19世纪最后30年和20世纪初,科学技术的进步和工业生产的高涨,在劳动分工的基础上采用了电力驱动机械的大规模生产,被称为第二次工业革命,人类至此迈入了“电气时代”。19世纪70年代后,科学技术取得了飞跃的发展,发电机、电动机、内燃机等相继发明,最显著的是远距离输电技术的产生和应用,电力在生产、生活中得到广泛使用,促使电气工业迅猛发展。20世纪90年代后,内燃机广泛应用,一方面为汽车和飞机工业的发展提供了技术,另一方面也推动了石油工业的发展。这一时期,科学技术的飞速发展,使得工业取得了长足进步,部分西方发达国家的工业增加值超过了农业,工业重心也由工业化早期的轻纺工业转型升级为重化工业,在机械工业的基础上又产生了电气、化学、石油等新兴工业部门。

主要特点是:

1.大规模生产

2.流水线作业

3.专用化设备

4.标准化技术

5.资本密集型生产方式

6.科层制组织形式

(二)工业2.0下的职业学校教育

这一时期,分工理论为流水线生产线提供了重要的指导思想,规模经济理论为大规模生产提供了重要的理论基础,科学管理理论提供了生产标准化、制度化等制度。工业2.0下的标准化生产为学校形态职业教育进行专门化、标准化人才培养提供了坚实的基础。企业需要专用性生产设备,每个人固定从事流水线的一项或几项职能或操作,操作技能单一,也为学校职业教育的发展创造了条件。大规模标准化生产不仅需要培养大批的蓝领工人,其科层组织也需要培养从事管理工作的白领人才。因此,20世纪50、60年代,随着二战后的经济繁荣,许多国家的职业教育发展进入“黄金期”,尤其是发展中国家把职业教育作为振兴经济的重要举措,纷纷出台相关政策,加大资金投入,一些国际性组织机构也加大了对职业教育的支持力度。如从1963—1976年,世界银行援助职业教育和培训的总体水平持续增长,职业教育和培训计划占用了世界银行援助教育计划费用的43%。

工业3.0下的校企合作职业教育

(一)工业3.0:自动化

第二次世界大战以后,经济社会的快速发展使科学技术得以繁荣,人类在原子能、电子计算机、微电子技术、航天技术、分子生物学和遗传工程等领域取得重大突破,标志着新的科技革命的到来。这次科技革命被誉为第三次科技革命,其中,最具划时代意义的是电子计算机的迅速发展和广泛运用,开辟了信息时代,带来了一种新型经济——知识经济。知识经济发达程度的高低已成为各国综合国力竞争中成败的关键所在。电子与信息技术的广泛应用,使得制造过程不断实现自动化,即生产不需要人直接参与操作,而由机械设备、仪表和自动化装置来完成产品的全部或部分加工的生产过程。各类机器人在生产过程中的广泛运用,提高了工业生产的自动化、工业化水平,推进了工业化进程。一些发达资本主义国家出现了由人遥控的自动化机器体系、机械手、机器人等。自动化机器体系和机器人的出现,能够代替工人在高温、易爆、剧毒、具有腐蚀性和放射性的环境中连续工作24小时,并且成本只相当于雇佣工人的一半左右。自动化机器不仅可以在生产环节大批量地替代体力劳动,而且也能局部地替代脑力劳动。如1970年,在美国全部7 000万就业岗位中,制造业就业者近1 700万,占25%。到2012年,在美国13 370万就业岗位中,制造业就业者只有1 190万,仅占9%。

主要特点是:

1.个性化、多样化的消费需求

2.自动化生产   

3.柔性制造技术

4.通用性设备

5.技术密集型生产方式

6.扁平化管理方式

(二)工业3.0下的校企合作职业教育

工业3.0下企业采用个性化、定制生产方式,其生产特征是:自动化的通用设备+柔性生产技术以及扁平化的管理组织,生产表现出多品种、个性化、小批量产品。在生产自动化的条件下,生产环节的工人被机器取代,人的职能主要是设计、组装、调整、检验、监督、控制以及调整和检修自动化设备和装置。生产性服务业重点要发展处在产品生命周期的两端:一端是研发设计,一端是售后服务。即产前的新技术研发、新产品开发和产后的现代物流、信息咨询、金融租赁和保险等服务业。

在这一背景下,指导企业生产力的理论由分工理论变为合工理论,由规模经济理论变为范围经济理论;生产方式由劳动密集型的流水线作业变为自动化的精益生产等;由生产单一产品变为生产多种产品。企业员工技能由单一变为多种,由操作技能为主变为心智技能为主;劳动方式由个人单独完成变为小组合作完成,企业一线人员从生产领域为主变为生产服务业为主,企业人员类型由蓝领和白领两个系列合二为一变为灰领。这一系列的变化,完全依靠学校教育或是企业培训都难以培养出高素质技术技能人才,因而,必须加大教育与培训的交集,实现以现代学徒制为标志的产教高度融合。以往学校形态的职业教育也越来越多地采取双元制、实习和顶岗培训等培训形式;以往的企业培训也主动寻求与职业学校的合作,以提高受训者的知识积累和理论水平,学校教育与企业培训“双轨制”运行向着“一体化”方向迈进。

工业4.0下职业教育的展望

(一)工业4.0:智能化

目前发达国家正从工业3.0向工业4.0迈进,即生产的自动化向网络信息化方面迈进。工业4.0也被称为是第四次工业革命,它不是单纯的技术革新,而是整个工业生态环境或生产方式的变革。工业4.0意味着把云计算、机器人、工业互联网等技术有机融合在一起,整合全部生产流程,企业组织模式更加扁平、供应链更加透明、平台更加整合、产品更加智能、运营更加简化、交付更加灵活,使整个生产过程更智能、更具预测性。从目前的实践和研究进展来看,工业4.0下现代企业主要具有以下几方面的特点。

1.大规模定制生产方式

适应多样化、个性化需求,工业4.0将通过数字化工厂,采用大规模定制化生产方式,专门化、就近分散式将成为重要生产特征。大规模定制是一种集企业、客户、供应商、员工和环境于一体,在系统论思想指导下,用整体优化的观点,充分利用企业已有的各种资源,在标准技术、现代设计方法、信息技术和先进制造技术的支持下,根据客户的个性化需求,以大批量生产的低成本、高质量和高效率提供定制产品和服务的生产方式。

2.智能机器人

智能机器人是真正的机器人,具有人的判断、感觉、分析和思考等能力,它具备像人一样的视觉、听觉、触觉、嗅觉等内部信息传感器和外部信息传感器。除具有感受器外,它还作用于周围环境的效应器,能够根据周围环境做出反应。可见,能够称为智能机器人至少要具备三大要素:一是感觉要素,能够认识或感觉到周围环境状态;二是思维要素,根据感觉所获得的信息,思考并做出将要采用行动的具体动作;三是运动要素,根据思考结果对外界做出反应性的动作。目前人们积极开发的无人驾驶汽车就是典型的智能机器人。

3.数字化工厂

数字化工厂是指在计算机虚拟环境条件下,以产品整个生命周期的数据为基础,对其生产过程进行仿真、评估和优化,并进一步扩展到产品全生命周期的新型生产组织方式。它是把先进的数字制造技术与现代的计算机仿真技术进行有机结合,使产品设计和产品制造之间通过数字化信息实现有效沟通。若数字化工厂实现了人机交互就成为智慧工厂。可见,智慧工厂是数字化工厂的升级版,它利用监控技术和物联网技术等来管理信息和服务系统,对生产线的人工干预大幅度减少,主要通过编制的程序来提高生产过程可控性。同时,集初步智能系统和智能手段等多种新技术于一体,从而构建起安全舒适、绿色环保、高效节能的人性化工厂。

4.智能加工技术

智能加工技术借助先进的检测、加工设备及仿真手段,实现对加工过程的建模、仿真、预测,对加工系统的监测与控制;同时集成现有加工知识,使得加工系统能根据实时工况自动优选加工参数、调整自身状态,获得最优的加工性能与最佳的加工质效。智能加工技术具有人的思维能力,在制造过程中能进行诸如分析、判断、构思、推理和决策等智力活动,能部分地替代技术专家的脑力劳动。

5.3D打印技术

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。该技术对模具制造、工业设计等领域将带来革命性变革,也可以用于一些产品的直接制造或零部件生产,尤其是能够满足小批量、个性化的高端消费需求。

(二)工业4.0下的职业教育发展趋势

1.专业设置复合化、优势化

工业4.0时代,制造业和信息产业将深度融合,并创造出新的产业形态和商业模式。信息化与工业化融合的基础是产业融合。由于技术变革和产业供应链的兴起,使企业业务出现交叉,导致产业融合和产业间边界模糊,出现技术低端产业融合到技术水准较高的产业,优化升级产业结构,创造出新的高端产业,提高产业市场竞争力。不仅制造业内部,生产企业与服务企业、互联网企业与制造企业之间的边界也将日益模糊。如与图书业融合产生电子图书,与手机业融合产生了智能手机,与教育融合产生网络教育,与医疗融合产生远程医疗,与商业融合产生了现代电商等。

在工业2.0、3.0时代,产业链上的企业组织之间需要相互提供服务,要求企业在地理空间布局上相对集中,即所谓的产业聚集。与此相对应职业院校专业设置要体现专业集群。在工业4.0时代,信息流的影响已经超过实物流的影响。正如蔓纽尔·卡斯特指出,在技术快速变迁的前提下,网络而非公司才是实际的运作单位。因此,职业院校专业设置必须突出优势原则,而不需要坚持专业集群原则。

2.培养服务型制造业的复合型人才

工业4.0条件下,服务型制造业将取代生产型制造业。服务型制造商除了向用户提供产品之外,还将提供产品的售后服务,或出现问题的整体解决方案等。随着人工智能技术等的不断发展与应用,数控化机械产品的自我适应、自我学习、自我决策等能力将日益增强,使“数控一代”机械产品升级为“智能一代”机械产品。这将改变以往制造企业的商业行为模式,生产的产品会以租赁等方式与需求者、消费者、产品使用者建立联系。在互联网的作用下,企业也是互联的,核心企业通过创建品牌把相关企业组织起来打造全程供应链,实现资源配置最优化。这条供应链集合了零部件配套企业、原料供应企业、业务外包企业、商品流通企业、物流运输企业和相关合作单位等,企业之间的业务往来就形成了相互之间的服务关系。总之,工业4.0下服务型制造业将主导产业发展。从过程来分析,生产过程占用的时间仅为十分之一,而服务过程占用的时间高达十分之九;从价值链来分析,生产过程创造的价值仅占三分之一,而提供产前产后服务的价值高达三分之二。因此,服务型制造业中的服务成为主体。

3.加大智能机器人的人才培养

未来制造业生产环节是无人化、少人化,主要由智能机器人来完成,服务业领域也会大量使用机器人,生产机器人成为未来装备制造业的一个重要领域。伴随着技术的成熟、规模扩张和生产成本的下降,智能机器人在生产和服务各领域会得到广泛应用,必将迎来井喷式的增长。国际机器人联合会预测,“机器人革命”将创造数万亿美元的市场。国际上也有舆论认为,机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。目前,每万名工人拥有机器人的数量德国为273台,日韩为300台左右,而我国仅为23台。鉴于未来智能机器人在国家竞争中的重要性,智能机器人必然成为最重要的装备制造业之一,围绕这一产业的生产、使用、维护等将会需要大批量的技术技能人才。

4.突出创新与应变能力的培养

未来的消费越来越表现出个性化、多样化的特点,企业需按照顾客需求进行定制化生产。IBM全球高级副总裁兼中国开发中心总经理王阳比喻,现代工业像西药,每个病人吃的药片都是标准化设备生产出来的无差别产品;而工业 4.0像中药,根据每个病人的情况,选择不同药材配方和采用不同剂量组合,同样患的是感冒,100 个人的用药不是完全相同的。工业4.0智能制造条件下,产业供应链是由众多成员企业构成的供应链。这条供应链上核心企业根据市场需求的变化,借助信息技术去寻求有合作意向的企业,将他们灵活有效地组建起来,供应链上的生产单元完全是由众多不同的独立企业来承担。每个企业只是供应链上的一个环节,产品生产高度社会化,这就要求企业员工具备及时捕捉信息、把握商机、具有与外界沟通和协调,基于外界条件的变化而灵活决策等能力。

5.职业教育再企业化

工业4.0智能制造条件下,数字化企业、数字化工厂、数字化车间、自动化智能化生产线成为常态。数字化工厂是利用数字化技术,特别是泛在网络技术,实时获取工厂内外相关数据和信息,集成相关人员知识,智慧地进行产品设计、生产、管理、销售及服务的现代化工厂模式。全生命、全供应链的数字化工厂,工厂与产品的全生命周期整合,意味着工程技术人员的能力不能局限于某一环节,而需具备从设计、开发、执行到优化的全局意识和上下游整合的能力。这些能力的培养在学校内已难以完成,职业教育又回到了原点,智能制造和人才培养合二为一,造物和造人高度统一。当然,学校教育并不会消失,但以企业为主导的职业教育或现代学徒制将大行其道。


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