数字化时代智能制造人才培养模式探析

［摘 要］ 在产业数字化时代背景下，智能制造业数字化转型要求具备一支既懂制造业发展、又懂数字化转型的复合型人才队伍，因此职业院校人才培养须赋予数字化能力要求。分析智能制造数字化企业及数字化转型智能制造人才能力需求特点，重构智能制造数字化人才能力维度，以职业院校为例，依据校企协同育人理念，与世界一流智能制造数字化企业深度融合培养，构建智能制造数字化转型人才培养模式，并对该模式关键要素展开深入分析与探讨。

［关键词］ 数字化；数字孪生；智能制造；人才培养模式

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）04-0039-04

随着全球数字经济迅猛发展，新业态、新技术、新模式、新职业不断涌现［1］。全球经济发展环境发生重大变化，产业数字化和数字产业化迭代升级，制造业格局面临重大调整。以德国、美国为代表的世界制造业强国陆续发布工业4.0、《数字化战略2020—2024》（美国）、《数字化战略2025》（德国），我国提出实施“中国制造2025”，加快了从制造大国转向“智造强国”的步伐［2］。在数字化转型背景下，传统智能制造人才培养模式已不能完全满足社会对人才培养的需求，主要表现在人才培养与人才需求之间存在矛盾、培养目标定位不清晰、人才培养途径落后等［3］，难以适应区域经济的数字化智能制造人才培养需求。

一、智能制造数字化转型人才能力重构

（一）智能制造数字化转型人才能力需求

数字化转型是基于数字化技术的变革过程，其中数字孪生技术在智能制造领域占据核心地位［4］，对数字化转型人才的能力需求至关重要。数字孪生利用物理模型和数据，在虚拟空间模拟实际空间，呈现物理实体全生命周期，涵盖产品、生产、产品与生产绩效三个环节，贯穿智能制造全过程。产品数字孪生负责设计和虚拟开发，实现复杂产品设计、仿真和验证，无需物理原型即可完成多物理场、电子设计及自动化和软件管理等任务。生产数字孪生通过自动生成PLC代码进行生产规划、仿真和优化，借助机电一体化和自动化协同仿真，创建整体性仿真模型，实现虚拟调试。绩效数字孪生则在真实世界中连接集成自动化组件，获取实时数据，通过数据分析进行预测，并将预测反馈至产品生命周期各阶段，形成决策闭环，持续优化生产和产品。因此，智能制造数字化转型人才须掌握产品、生产、绩效等数字孪生技术与能力，以适应智能制造的发展需求。

数字化转型是以数字化为基础变革的过程。在智能制造领域，数字化双胞胎是数字化企业的技术核心［5］，是数字化转型人才岗位能力需求的关键要素。

（二）智能制造关键岗位及关键能力分析

在人才培养过程中，校企协同育人是解决上述智能制造人才能力需求最为有效的途径。西门子作为全球数字化企业的引领者，其数字化企业平台以数字孪生（数字化双胞胎）技术为核心，首次把机械设计、电气控制和自动化生产过程整合为一个完整、互联互通的工程平台，使工业制造真正意义上迈入数字化领域，产业数字化成为现实，智能制造领域的人才能力结构发生重大变化。西门子公司生产车间对于智能制造人才的能力要求，已从传统高绩效员工向数字化人才转变，从操作员、技术操作员、技术专员逐步向工程师提升，对应的数字化能力也逐步提高。

根据人才培养能力的转变，调研智能制造一流企业西门子岗位能力要求及未来岗位发展趋势。通过数据分析预测，智能制造行业的未来关键岗位主要为研发岗位、工艺设计与制造岗位、维护维修岗位、资产（设备）管理岗位，其中维护维修岗位人才需求量最大。本文通过问卷调研与企业实践专家访谈，分析了西门子维护维修岗位人员的技术能力要求。

维护维修岗位工作内容和方式变化：数字化企业维护维修人员负责生产设备连续运行，工作内容包括使用数字化系统、控制监视设备实施监督例行维护、组织维修，参与维护相关项目，协同其他专业人员改善生产设施，减少重大故障，参与制订生产计划以提高工厂生产效率、人员安排合理性及生产过程可靠性。数字化变革使维护维修人员的思维方式与工作方法发生改变，维护维修工具的使用也对技术人员提出新挑战。

维护维修人员知识与基础技能要求提高：数字化企业要求维护维修人员具备关联知识体系的能力、复合职业能力和综合职业素养，须融合与新技术、新工艺、新规范相关的数字化能力，不再局限于传统的机械安装和电子调试等单一知识与技能。

数字化能力新需求：维护维修人员须具备数字化思维、方法与工具使用能力。数字化思维体现在从被动应急服务向主动预防性维护转变，利用物联网大数据、数据云维护工具及人工智能技术实现提前预判性维修；数字化方法是借助数字化双胞胎或仿真技术在虚拟世界中进行维护维修操作练习，提升技能；数字化工具使用能力是指熟练运用基于增强现实（AR）或虚拟现实（VR）技术的工具，如智能预防性维护软件、工业软件故障巡查排除工具、便携或可穿戴工具软件等。

数字化维护维修能力分类：在制造业数字化生产中，维护维修工作分为应急维护、预防维护和预测性维护三类。应急维护是在设备故障或停机时快速排除故障；预防维护是对设备进行例行保养，防止意外事故；预测性维护则是根据生产数据、环境变化等因素对设备系统进行预测性诊断，提前避免故障和危机的发生。

（三）智能制造数字化技术技能人才能力维度

根据以上能力分析，对标智能制造产业及数字化企业西门子，对大湾区数字化企业进行问卷调研及SPSS软件数据分析，重构智能制造业人才培养能力维度，包含工业工作原理与基础、机械技术、电气与自动化、数字化技术、机电基本动手能力、机电维修能力、数字化维修与诊断、专业外语和沟通、应用型动手技术等9个方面的能力，并将其与传统制造业关键能力相比较，能力维度如图1所示。

由图1可知，智能制造人才须要具有优秀的电气与自动化水平、机电基本动手能力、应用型动手技术水平，良好的专业外语和沟通能力、数字化维修与诊断能力、机械技术水平、机电维修能力，较好的数字化技术水平、工业工作原理与基础水平。与传统制造业相比较，除了机械技术以外，其他能力维度要求大大提高，尤其增加了专业外语和沟通能力、数字化维修与诊断能力、机电维修能力、数字化技术水平等知识与能力目标要求，对人才培养模式提出新挑战。

依据英国心理学家阜南能力层级理论，调研的西门子企业实践专家将上述9种能力分析归为“通用能力、综合能力、专业能力”三个层级，其中专业能力包含数字化维修与诊断和专业外语和沟通；综合能力包含机电基本动手能力、机电维修能力、数字化技术；通用能力包括工业工作原理与基础、机械技术和电气与自动化。

二、智能制造数字化转型人才培养模式的构建

1998年，教育部印发的《关于深化教学改革，培养适应21世纪需要的高质量人才的意见》指出，“人才培养模式是学校为学生构建的知识、能力、素质结构，以及实现这种结构的方式，它从根本上规定了人才特征并集中地体现了教育思想和教育观念”。近年来，有很多学者给出了人才培养模式的不同定义，但总体上并不冲突［6］。结合以上分析，在数字化转型背景下，以智能制造数字化技术技能人才培养为目标，科学构建人才培养模式，探讨其中的关键要素：人才培养途径、人才培养课程体系及人才培养评价模式。下面以深圳技师学院与西门子合作办学为例进行分析。

（一）智能制造数字化转型人才培养途径分析

人才培养途径是指在人才培养过程中，为了实现人才培养目标所借助的方式或方法、手段、路径［4］，包含招生方式、培养形式、教学路径等。

1.构建“专业方向招生、大类平台培养、分层模块教学、企业项目实践”的工学一体人才培养路径。专业方向招生考虑数字化企业核心技术数字双胎“产品”“生产”“绩效”的需求，设立与其匹配的数字化设计与制造、智能光电技术、工业机器人应用与维护、机电一体化技术、工业互联网与大数据应用等多专业方向招生。

大类平台培养是指基于“双元制”特色，对标世界一流数字化企业人才标准，引入西门子公司真实项目课程，建设“双元制”大平台课，培养智能制造专业群学生在智能制造方面的通用能力。

分层模块教学是在大平台的基础上，构建工学一体化课程体系，融合新技术、新工艺、新规范等产业先进元素，推动专业核心课程对接国家职业技能标准、世赛标准和行业龙头企业标准，构建“智能制造”“智能装备”“数字技术”三个综合能力模块，培养学生的综合能力。

企业项目实践为学生在进入专业方向后，在校企深度合作的基础上，通过智能制造数字化企业真实项目的训练，培养学生的专业能力和职业能力。

2.“双元”育人，构建能力培养体系。在德国“双元制”职业教育的基础上，推进校企深度融合，做好“双元制”职业教育本土化工作，培养学生的通用能力、综合能力、专业能力，构建校企共育的“一核二体三平台”的能力培养体系。

一核：以培养服务区域内智能制造产业链发展的数字化技术技能人才为核心。

二体：指学校和企业两个育人主体。在人才培养活动中，充分调配学校与企业两个育人主体，践行“双元培养、协同育人”，协同开展“双元招生、双元身份、双元教学、双元场地、双元投入、双元标准、双元评价、双元文化”人才培养。

三平台：以学校和企业为主体共同搭建的通用平台、综合能力平台与方向平台，全面培养学生的通用能力、综合能力、专业能力，构筑校企协同的能力递进式实践教学平台体系。

（二）加强交叉融合，构建模块化的课程体系

围绕智能制造数字化技术人才关键能力培养的三级能力层次，对现有的智能制造专业群课程资源进行优化、梳理和重构，通过校企合作，理实一体，重构课程体系；融入思政元素，建立思政教育、专业教育、实践教学和创业教育等相结合的人才培养机制，共同打造通用平台、能力平台、方向平台三层平台课程体系，培养学生的通用能力、综合能力、专业能力，构筑人才培养逐层递进培育的教学资源，其课程体系构架如图2所示。

“双元制”平台课程以德国“双元制”本土化为特色，引入西门子真实项目课程，建设中德“双元制”大平台课，培养学生智能制造的通用能力。

综合能力平台课程是在大平台的基础上，构建“智能制造”“智能装备”“数字化技术”三个综合能力模块，各专业通过选修学习相关模块的教学内容，培养学生的综合能力。

专业方向平台课程是各专业在平台课和综合能力课的基础上，根据专业发展方向，设置专业课程，培养专业能力。

综上所述，“能力驱动”的模块化教学资源构建思路，必将带来课程资源的优化、重建和重组，逐渐完成课程资源的标准化、模块化、信息化和数字化，最终构筑形成一个教学模式可复制、教学经验可推广、教学课程资源可共享的示范性、专业性的专业群教学资源库。

（三）课证融合的国际化人才评价模式

深化“双元制”办学模式，在智能制造专业群引入西门子公司国际机电工程师人才认证（SMSCP认证）标准，在教学中做到课证融通，为毕业生颁发“毕业证书+西门子国际机电工程师”双证书，构建双证书人才评价模式。

课证融合是把技术技能人才能力培养平台与所对应行业岗位所必需的能力需求相融合。课程融合模式的典型特征是融“证”入“课”。在课程开发的过程中，要充分考虑课程所对应证书的能力要求、学生情况、实训设备、实训场地等情况，课程内容须以证书所要求的知识及技能标准为主，将证书所要求的能力进行分解并融入课程中。

结语

本文立足于服务大湾区区域智能制造产业，依据产业链数字化的不断深入和专业人才能力需求趋势，遵循人才培养规律，创新人才培养思路，坚持“双元”一体、虚实交叉融合原则，通过校企协同育人，重构数字化时代背景下的智能制造人才培养目标及能力维度，探索智能制造人才培养新模式，对人才培养路径、课程体系进行了分析，构建了符合数字化时代背景特征的人才培养途径、校企共育“一核二体三平台”人才培养体系、能力递进式三层平台课程体系、课证融合国际化人才评价模式，为培养具备数字化转型先进意识、跨领域数字化知识体系和坚实的数字化应用技能的智能制造人才提供了有益参考。