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發布日期：2022-04-26 點擊率：35
關鍵詞： 制造業 西門子 工業4.0
摘要：托起制造業的未來——西門子助力培養未來制造業人才
北京化工大學的老師張貝克和同事曾經寫過一本“另類”的教材。書中，鍋爐化身卡通人物“小鍋”，和小伙伴們一起將枯燥的過程控制技術講述得生動形象。這讓學生們輕松愉快地了解并喜歡上了這門學問。
然而，張貝克卻并不滿足。“這本書雖然超過600頁，但我們要做的還遠遠不夠。”他說，“在課堂與產業之間存在著一定的差距。這是無法僅憑教師單方面的努力來填補的，也需要企業界在課程開發、教材編寫、實踐教學、教師培訓、學生競賽等人才培養的各個環節發揮更大作用。”
自動化=修自行車？
除了任教之外，張貝克還是中國系統仿真學會教育工作委員會主任及全國大學生“西門子杯”工業自動化挑戰賽的秘書處主任。自2006年第一屆起，他便與大賽結緣，成為令無數參賽學子心懷感恩的啟蒙老師。
2013年，張貝克去一所大學舉行挑戰賽的宣講會。當時，一名自動化專業的學生站起來說，自己一直對畢業后的去向感到迷茫。師哥師姐還曾半開玩笑地告訴他，畢業后只能去修自行車。直到聽完宣講，他才了解原來自動化是門有趣而神奇的學問。說完，他向講臺的方向深深鞠了一躬。
“人才為本”是“中國制造2025”規劃的5大基本方針之一。然而，目前國內大學教育注重理論，而相對忽視實踐。以自動化專業為例，學生雖然能夠熟記變頻原理，但對變頻器究竟如何在工業項目中應用卻知之甚少。
“這就好比學烹飪的人卻沒握過菜刀。如果教學只是‘紙上談兵’，學生將永遠無法成為產業需要的人才。”張貝克說。
產學間的斷層也讓企業不得不對人才的“再培養”煞費苦心。“以西門子研發工程師崗位為例，大學畢業生一般要經過12至18個月的‘再培養’才能合格上崗。” 西門子教育合作項目專員元娜說。
在一份關于未來制造業的研究報告中，麥肯錫預測，在中國，企業到2020年將需要1.4億高級技能人才，而缺口將達約2200萬人。
西門子正是在彌補這一缺口。在與教育部簽訂的合作備忘錄框架下，西門子通過課程開發、教材編寫、實踐基地建設、教師培訓、“西門子杯”挑戰賽等多方面努力，為中國未來制造業的高堂廣廈打下堅實的地基。
自2006年加入西門子以來，元娜一直負責西門子教育合作項目。這十年的堅持不過源于一個樸素的愿望。“我們的想法很簡單，就是要培養出最優秀的工程師。只不過我們都是‘較真’的人，所以一做就是十年。”她說。
“對未來制造業來說，一個優秀的人才不僅要掌握相關知識，熟練使用工具，還要具備抗壓能力等素養，以及豐富的實踐經驗。”元娜說，“在德國，這些都可以在‘雙元制教育’中得到培養。”
雙元制教育是指學校與企業合作，保證學生每周有一半時間在校學習理論知識，另一半時間則進入企業進行實踐培訓。
“中國的國情與德國不同，不能生搬雙元制。但我們正在學習其中的精華，以摸索出適合中國教育體系的人才培養方式。”她補充道。
走心不作秀
應用型人才培養是一個閉環。學生們從教材和課程中學習先進技術和工程知識，在實驗室親手實踐，最后在大賽中檢驗成果。而對每個環節，西門子都能給予支持。
至2015年，西門子和院校合作開發了50多部面向工程人才培養的教材和課程。“我們的教材和課程像詳實的工程指南，讓同學們坐在教室就能了解一個個工程項目是如何從無到有的。”元娜說。
走進西門子與北京化工大學共建的全生命周期實訓基地，更是仿佛置身未來“工業4.0”時代。排列整齊的液體罐、全自動操作設備，以及實時更新的顯示屏無不模擬了智能過程工業的生產環境。在這里，學生們利用西門子軟硬件，體驗從產品創意、研發、工廠設計到生產的制造業全生命周期。
圖： 張貝克在全生命周期實訓基地內指導學生
“同學們可以根據自己的興趣和專業扮演各種角色，可以從儀表工做起，也可以去體驗當畫圖員或車間主任的感覺。”張貝克說，“通過‘身臨其境’，他們能提前感受數字化工廠的真正魅力。”
至2015年，西門子已與院校合作在全國建成超過300個實驗室。此外，從教師培訓、教育論壇到各種研討會和講座，西門子的培訓平均每年也讓超過800名教師受益。
已有18年教齡的北京建筑大學老師李壯舉就曾赴德國深入學習。期間，他不僅參觀了西門子安貝格工廠，還在埃特林根應用科技大學親身感受了德國以實踐為主的教學方式。
“西門子的培訓是真的踏實和走心。實打實的知識分享也讓我們對‘工業4.0’有了更深刻的理解。”他一臉興奮地說道。
回國之后，李壯舉就立即修正了課件，好讓自己的教學也趕上國際“潮流”。而他本人也成為了西門子的“精英講師”，把學到的先進理念和知識介紹給其他老師。
“老師是學生邁入職場之前的領路人。只有他們的眼界開闊了，才能幫助學生走得更遠。” 元娜說。
從“靈光一現”到“點石成金”
師父領進門，修行在個人。學生們到底學得如何呢？這得讓他們真刀真槍地比試才能見分曉。全國大學生“西門子杯”工業自動化挑戰賽便是最好的“戰場”。
大賽由三方聯合主辦，包括由教育部委托的教育部高等學校自動化專業教學指導委員會、西門子以及中國系統仿真學會。2015年，賽項增至5項：設計開發、邏輯控制、運動控制、工程創新和硬件研發。
大賽每年提出產業界的通用難題，向全國學生“招標”。學生們組織隊伍“應標”后，在西門子控制系統上編程和開發，解決問題。而工程創新賽項則鼓勵學生自己發現生活中的問題，給出解決方案。
大賽最大化地模擬了現實場景。學生不僅要根據創意做出原型機，還要將成果“移交”給 “甲方”——由大賽選出的一群完全沒有工科背景的志愿者，讓他們明白自己的作品是如何使用和調試的。
在工程創新賽項中，學生還需要撰寫商業計劃書，通過答辯將自己的金點子“推銷”給評委。大賽還特別設置了“攻擊”和“獻計”環節，考察參賽者是否能快速抓到對手作品的致命弱點，并給出合理建議。
在大賽中，學生們學會了“點石成金”。家用紅酒釀造機、自動芋仔切削機、網球伴侶機器人……這些來自生活中的“靈光一現”在他們手中變為了現實。
圖： 學生在實驗室內討論挑戰賽題目
網球伴侶機器人的發明者是北京理工大學的大二學生趙家樑和劉筼瑄，以及研二學生王浩。他們都喜歡打網球，卻常為費時費力的彎腰撿球而苦惱，于是萌生了發明揀球機器人的想法。他們買來鋼板，一點點學著切割和打磨機器人骨架，手上都磨出了水泡。為了買到合適的材料，有時還要搭上好幾個星期的生活費。最終，他們的作品在2015年的大賽上獲得了工程創新賽項的一等獎。
圖：劉筼瑄（左）與趙家樑（中）向張貝克（右）展示網球伴侶機器人
“雖然過程非常辛苦，但看到自己做的機器人動起來，覺得餓肚子也值了。” 劉筼瑄說。
他的搭檔趙家樑則笑著說：“我想成為一名機器人設計師。大賽讓我朝著這個理想邁出了第一步。”
而長春理工大學的張鑫更是憑著大賽這把“金鑰匙”，打開了通往職業道路的大門。
“大一、大二的時候，我雖然學到了很多知識，但對自動化的理解還不夠深入。”張鑫說，“直到大三，參加了大賽，我才真正能將所學知識融會貫通。”
在2015年的大賽上，張鑫和隊友設計了一個摩天輪式立體車庫來解決停車難的問題。“剛開始我們遇到了一些困難，因為課本理論不能生搬到項目中。后來通過自學和向老師請教，才漸漸摸著門道。”他說。
參賽那幾個月，張鑫每天早上六點多就往實驗室跑，晚上十點多才回寢室。幾個月的努力換來的是令人驚訝的快速成長。畢業前夕，憑著參加大賽的經歷和優秀的綜合素質，他更是打敗眾多競爭對手，如愿被一家知名的電子公司錄用，成為了一名真正的工程師。
“通過大賽，學生們在思維方式和解決問題的方法上和企業需求對接。這能讓他們在職業道路上走得更順。”張鑫的指導老師姜豐欣慰地表示。
大賽舉辦9屆以來，共有來自28個省市的10242名學生組成了3414支隊伍參賽。參賽學校占全國理工類院校的40%。
大賽在全國各地的影響力也與日俱增。黑龍江、上海、山東和安徽等省市教育廳都積極鼓勵學生參賽，并對得獎學生給與獎勵。在安徽，如果教師帶隊在大賽中獲獎，還可獲得省教育廳頒發的教學成果獎。
“下一個10年，我們要繼續努力。目標是每年的參賽隊伍從現在的1500多支增加到3000支。這樣一想，就覺得格外有干勁兒。”元娜笑著說。
“很少有企業能夠長期堅持投入教育，因為回報往往無法用金錢衡量，而且不能立竿見影。”張貝克說，“西門子十年如一日的投入證明了它對制造產業乃至社會的一種‘舍我其誰’的責任感。”
春雨無言，潤物卻有聲。西門子十年付出，收獲的是一聲聲來自老師與學生的感謝。從內蒙古、長春、銀川，到北京、上海、廈門……這些聲音匯聚在一起，共同承托起了一代人的夢想，而這個夢想正是充滿無限可能的中國制造業的明天。
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