高職院校開設(shè)增材制造技術(shù)專業(yè)的必要性分析

金玉靜

[摘? ? ? ? ? ?要]? 增材制造技術(shù)，出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，是一種利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。以前，人們認(rèn)為增材制造技術(shù)只是具有加工成本低、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料等優(yōu)勢。隨著企業(yè)及研究人員對增材制造技術(shù)的進(jìn)一步研究和開發(fā)，發(fā)現(xiàn)增材制造是新的領(lǐng)域，它拿掉了工程學(xué)的枷鎖，是一種綜合的產(chǎn)品解決方案，而非單純的工藝手段。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 增材制造技術(shù);戰(zhàn)略規(guī)劃;必要性

[中圖分類號]? G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）31-0068-02

一、增材制造技術(shù)的全新認(rèn)識

增材制造技術(shù)具有超越傳統(tǒng)技術(shù)的一系列新特征，如無模具自由成形，可成形近乎無限復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)，適用于幾乎所有類別材料的成形，適用于幾乎所有尺度零件的成形，制造哲學(xué)-降維與程式化原理-最切合科學(xué)方法的特征，這些新的特征使得增材制造可應(yīng)用于人類生產(chǎn)和生活的幾乎所有領(lǐng)域，包括個性化制造，新產(chǎn)品的快速開發(fā)，傳統(tǒng)技術(shù)難以制造的零件，高性能成形修復(fù)，通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)顯著提升產(chǎn)品性能（輕量化、一體化、智能化），從根本上改變生產(chǎn)模式與供應(yīng)鏈。采用增材思維，可以模糊設(shè)計(jì)/工藝/制造之間的界限，使設(shè)計(jì)與工藝、設(shè)計(jì)與制造之間不再是因果與順序關(guān)系，而是互為激勵的活系統(tǒng)。因而，隨著對增材制造技術(shù)的不斷開發(fā)研究，發(fā)現(xiàn)除了在軍工航空航天外，增材制造技術(shù)在民用行業(yè)，如汽車、模具、醫(yī)療、電子等諸多領(lǐng)域也得到了越來越多的應(yīng)用。近兩年來，在模具和醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用已有爆發(fā)的苗頭，對相應(yīng)的技術(shù)技能人才需求迫在眉睫。

二、必要性分析

（一）中國制造2025戰(zhàn)略規(guī)劃

制造業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供技術(shù)裝備的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品種類繁多、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、技術(shù)與資金密集、吸納就業(yè)能力強(qiáng)，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱和國防現(xiàn)代化的保障。我國制造業(yè)專業(yè)門類齊全，已形成較為完整的生產(chǎn)體系并在全球具有相當(dāng)?shù)挠绊懥Γa(chǎn)業(yè)規(guī)模躍居全球第一。

從中國制造2025戰(zhàn)略規(guī)劃及制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級方面看，我國制造業(yè)發(fā)展的總體目標(biāo)是分步驟、分階段完成從裝備制造業(yè)大國向裝備制造業(yè)強(qiáng)國的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。先進(jìn)制造技術(shù)是國家戰(zhàn)略重點(diǎn)領(lǐng)域，其主要發(fā)展方向歸納為三個：（1）高精度高端制造技術(shù)為精密級—納米級趨向的精確加工。（2）以3D打?。ㄔ霾闹圃旒夹g(shù)）為載體的“三維建模數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造及其檢測”技術(shù)的應(yīng)用和快速推廣。（3）智能制造、產(chǎn)品集成制造（以機(jī)器人技術(shù)為代表）大量生產(chǎn)應(yīng)用?？梢姡霾闹圃旒夹g(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，是先進(jìn)制造技術(shù)的技術(shù)支撐，能有效降低生產(chǎn)成本。這使我國制造型企業(yè)必須緊跟制造業(yè)發(fā)展趨勢，加快推廣和實(shí)施增材制造技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用。因此，這就需要大量掌握增材制造技術(shù)，具有較強(qiáng)的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造能力，在創(chuàng)新、生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線需要的高素質(zhì)技術(shù)技能專門人才，以滿足制造型企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級對人才的需求。

（二）現(xiàn)有專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)發(fā)展不匹配

最新制造業(yè)人才供需指數(shù)報告顯示，機(jī)械工程師、產(chǎn)品工程師等職位仍呈現(xiàn)供需兩旺的局面。從事增材制造技術(shù)專業(yè)的職位依次是機(jī)械工程師、產(chǎn)品工程師、機(jī)械設(shè)計(jì)工程師、產(chǎn)品制造工程師、內(nèi)飾工程師、質(zhì)管/檢驗(yàn)/安全員、電力電氣工程師、工藝設(shè)計(jì)師、設(shè)備工程師。盡管部分職位供需兩旺，但整體人才供給明顯不足，特別是有工作經(jīng)驗(yàn)的中高級人才匱乏。

我們也調(diào)研了一些增材制造技術(shù)代表性企業(yè)（西安鉑力特、深圳大族激光、上海漢邦、北京鑫精合、昆山永年激光、吳江中瑞、江蘇亞太霍夫曼、蘇州天弘等），發(fā)現(xiàn)機(jī)械制造、航空航天、電子信息、汽車、醫(yī)療器械、新能源、模具等行業(yè)對增材制造技術(shù)的需求不斷提升，發(fā)展急需的增材制造技術(shù)尚未專門設(shè)置專業(yè)。而此類產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的人才大多是從機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、模具設(shè)計(jì)與制造或材料成型與控制工程專業(yè)轉(zhuǎn)型的，這樣的人才無論從理論層面還是實(shí)踐層面均不能滿足增材制造技術(shù)快速發(fā)展和普及的需求。

從全國制造行業(yè)的人才供需形勢來看，隨著中國基礎(chǔ)建設(shè)市場需求越來越大，人員供不應(yīng)求，從業(yè)人員的工資也在不斷攀高，應(yīng)屆生從事增材制造技術(shù)相關(guān)職業(yè)起薪一般在4000元左右，工作一年能達(dá)到5000元，隨著經(jīng)驗(yàn)不斷豐富之后再跳槽，月薪甚至可以超過1萬甚至2萬。2015年職業(yè)技能大賽現(xiàn)場招聘中，“數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造”崗位起薪就達(dá)8000元，招聘人數(shù)僅次于數(shù)控加工，但數(shù)控起薪為3000元。可見，先進(jìn)制造技術(shù)高端制造人才就業(yè)質(zhì)量高是大勢所趨。

而我國數(shù)字化設(shè)計(jì)與增材制造行業(yè)的人員培養(yǎng)教育迄今為止仍然沒有專業(yè)性質(zhì)的教育機(jī)構(gòu)實(shí)施正規(guī)的專業(yè)學(xué)歷和技能教育，造成行業(yè)缺少大量人力資源。目前行業(yè)從業(yè)人員主要來自中職高職的相關(guān)專業(yè)（如機(jī)械、自動化、機(jī)電、模具、材料等專業(yè)）畢業(yè)生、相近行業(yè)的從業(yè)人員轉(zhuǎn)行，這些從業(yè)人員也急需進(jìn)一步補(bǔ)充先進(jìn)制造技術(shù)尤其是增材制造技術(shù)方面的專業(yè)知識。一些企業(yè)調(diào)研的數(shù)據(jù)表明，企業(yè)現(xiàn)有增材制造方面人才，依靠企業(yè)自身力量培養(yǎng)提高的約占38%，而直接從學(xué)校招收的學(xué)生占36.5%，從社會招聘的占25.5%。這說明，學(xué)校培養(yǎng)的增材制造方面的人才還很難完全滿足企業(yè)需要，企業(yè)還要從社會招聘和自身培養(yǎng)較多的技能人才，以適應(yīng)企業(yè)對人才的急需。盡管這些人員一般具有企業(yè)所需的工藝背景，比較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是知識面較窄，企業(yè)需要花費(fèi)大量的時間和精力，培養(yǎng)出來的人由于基礎(chǔ)教育缺乏，也只能做事，不能解決高難度問題。另外，部分培養(yǎng)出來的人才也會大市場人才缺口大而陸續(xù)被其他企業(yè)高薪挖走。因此，企業(yè)非常希望由學(xué)校為他們培養(yǎng)技能人才。結(jié)合國際發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，今后企業(yè)一線的技能型人才將會有很大一部分來源于學(xué)校。

上述分析可見，目前我國職業(yè)教育專業(yè)設(shè)置不適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的現(xiàn)象非常普遍，已成為影響技術(shù)技能人才培養(yǎng)質(zhì)量的突出問題，在高職開設(shè)增材制造技術(shù)專業(yè)迫在眉睫。

（三）培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需求

目前，我國處于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品大量需求和個性化、多樣化創(chuàng)新需求并存的局面。一方面，進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的專業(yè)化分工、管理科學(xué)化、精益化及自動化的大批量生產(chǎn)方式，不斷提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，從企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展角度來看，先進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營方式的變革，以適應(yīng)多樣化、個性化的創(chuàng)新發(fā)展趨勢，有助于企業(yè)制造早日進(jìn)入柔性、智能、敏捷、泛在的制造與服務(wù)的新時代。

隨著社會的發(fā)展與知識的更新，以技術(shù)發(fā)展為導(dǎo)向、科研人員為主體、實(shí)驗(yàn)室為載體的單純的創(chuàng)新模式已不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，以用戶為中心、社會為舞臺，共同創(chuàng)新、開放創(chuàng)新為特點(diǎn)的創(chuàng)客時代已經(jīng)到來。它通過與傳統(tǒng)創(chuàng)新模式相融合，使新的制造業(yè)融入更多的用戶意識和個性化產(chǎn)品。而這些個性化產(chǎn)品的制造若依靠傳統(tǒng)制造工藝是很難或者無法被加工制造出來的，必須依靠數(shù)字化的設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)的制造技術(shù)的融入與支撐才能實(shí)現(xiàn)。而增材制造技術(shù)則以其解放設(shè)計(jì)（突破傳統(tǒng)加工設(shè)備和工藝的限制;將結(jié)構(gòu)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)魅力發(fā)揮到極致;更加關(guān)注產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)意與功能創(chuàng)新）、降低成本（復(fù)雜產(chǎn)品，定制化產(chǎn)品不增加加工成本;增材工藝，優(yōu)化設(shè)計(jì)可節(jié)省材料成本;工藝技能易掌握，降低人力成本）、智能制造（多材料復(fù)合，難加工材料打印成型;所“建”即所得，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動打印;數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真、工業(yè)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)）、快速交付（復(fù)雜結(jié)構(gòu)無需模具快速成型;可按需就近投產(chǎn)，減少運(yùn)輸實(shí)踐;免裝配或少裝配，縮短供應(yīng)鏈）等特點(diǎn)，符合創(chuàng)新的需求。因此，培養(yǎng)增材制造技術(shù)人才將有利于滿足社會對“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的需求。

有統(tǒng)計(jì)表明，在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)過程中，70%的錯誤在設(shè)計(jì)開發(fā)階段已經(jīng)產(chǎn)生，而80%的錯誤往往在生產(chǎn)階段或是更后續(xù)的階段才被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行修正。增材制造技術(shù)通過其能最大化地對產(chǎn)品進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)和用戶溝通的優(yōu)勢，盡可能早地將錯誤和需求變更解決在設(shè)計(jì)階段，使產(chǎn)品的開發(fā)周期縮短、生產(chǎn)成本降低，提升企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢。

調(diào)研中，企業(yè)普遍認(rèn)為，中國制造業(yè)并不缺乏碩士生、博士生等高端研發(fā)人員，也不缺乏一線操作工和普通技工，中國制造業(yè)缺的是既懂得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、又懂產(chǎn)品生產(chǎn)制造工藝、又懂市場消費(fèi)，能將創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念、創(chuàng)新的制造方法、創(chuàng)新的生產(chǎn)流程與創(chuàng)新的市場手段相結(jié)合、能看懂圖、能理解工藝、能優(yōu)化性能、能推介新產(chǎn)品的創(chuàng)新型3D設(shè)計(jì)與制造兼具實(shí)用技術(shù)技能人才，而這種技能人才必須具有增材制造的思維，而這種思維的培養(yǎng)和建立離不開該專業(yè)人才的培養(yǎng)，只有開設(shè)該專業(yè)，才能使實(shí)訓(xùn)室建設(shè)、課程建設(shè)、教材建設(shè)“順理成章”。

（四）傳統(tǒng)制造類人員需求量減少

從中國制造2025戰(zhàn)略結(jié)合先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展趨勢可以看出，在未來十年，中國制造將圍繞“智能化、綠色化”展開，工業(yè)智能機(jī)器人將逐步替代低技術(shù)、多重復(fù)的簡單人工勞作，意味著社會對從事簡單勞作的一線工人的需求量將逐步降低，傳統(tǒng)加工制造人才培養(yǎng)也將不能滿足社會需求。除了對傳統(tǒng)機(jī)械專業(yè)認(rèn)知的下降外，近十年國家急需人才培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施完成。同時，新技術(shù)的引進(jìn)節(jié)省了大量人力，企業(yè)對數(shù)控加工人才需求銳減，從而造成機(jī)械行業(yè)從業(yè)人員的逐年減少。智能化、數(shù)字化與信息技術(shù)融為一體的增材制造技術(shù)在這個時期迅猛發(fā)展，滿足了制造業(yè)的需求同時也對社會人才的培養(yǎng)提供了新的要求。

人力資源社會保障部在《關(guān)于做好2016年技工院校招生工作的通知》中提出，將3D打印技術(shù)應(yīng)用列為技工院校新增專業(yè)，此舉意義重大，將為3D打印普及提供人才上的支持，也反映出市場對人才需求的程度足以開設(shè)該專業(yè)，即在職業(yè)院校中開設(shè)增材制造技術(shù)專業(yè)是必要的。近日，教育部開展了《中等職業(yè)學(xué)校專業(yè)目錄（2010）》修訂工作，增補(bǔ)了增材制造技術(shù)應(yīng)用專業(yè)。在增材制造技術(shù)相關(guān)專業(yè)課程體系設(shè)置過程中，技工教育和中職教育要探索如何聯(lián)合或上掛高等職業(yè)技術(shù)教育的課程。然而，高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校未開設(shè)相關(guān)專業(yè)，導(dǎo)致師資配置及實(shí)訓(xùn)室建設(shè)等資源配置不受重視，少量開設(shè)的課程孤立不成體系，難以形成完備的3D打印相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)體系，這都阻礙了增材制造技術(shù)人才的培養(yǎng)，也削減了人才對增材制造技術(shù)的應(yīng)用“潛移默化”的推動作用?？梢?，無論從制造業(yè)的產(chǎn)能升級，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，還是中等教育和高等教育的銜接來看，在高職院校開設(shè)增材制造技術(shù)專業(yè)都是十分必要的。

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