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托起制造业的未来

--西门子助力培养未来制造业人才

供稿:西门子(中国)有限公司 2016/7/21 13:43:59

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北京化工大学的老师张贝克和同事曾经写过一本“另类”的教材。书中,锅炉化身卡通人物“小锅”,和小伙伴们一起将枯燥的过程控制技术讲述得生动形象。这让学生们轻松愉快地了解并喜欢上了这门学问。


然而,张贝克却并不满足。“这本书虽然超过600页,但我们要做的还远远不够。”他说,“在课堂与产业之间存在着一定的差距。这是无法仅凭教师单方面的努力来填补的,也需要企业界在课程开发、教材编写、实践教学、教师培训、学生竞赛等人才培养的各个环节发挥更大作用。”


自动化=修自行车?

除了任教之外,张贝克还是中国系统仿真学会教育工作委员会主任及全国大学生“西门子杯”工业自动化挑战赛的秘书处主任。自2006年第一届起,他便与大赛结缘,成为令无数参赛学子心怀感恩的启蒙老师。


2013年,张贝克去一所大学举行挑战赛的宣讲会。当时,一名自动化专业的学生站起来说,自己一直对毕业后的去向感到迷茫。师哥师姐还曾半开玩笑地告诉他,毕业后只能去修自行车。直到听完宣讲,他才了解原来自动化是门有趣而神奇的学问。说完,他向讲台的方向深深鞠了一躬。


“人才为本”是“中国制造2025”规划的5大基本方针之一。然而,目前国内大学教育注重理论,而相对忽视实践。以自动化专业为例,学生虽然能够熟记变频原理,但对变频器究竟如何在工业项目中应用却知之甚少。


“这就好比学烹饪的人却没握过菜刀。如果教学只是‘纸上谈兵’,学生将永远无法成为产业需要的人才。”张贝克说。


产学间的断层也让企业不得不对人才的“再培养”煞费苦心。“以西门子研发工程师岗位为例,大学毕业生一般要经过12至18个月的‘再培养’才能合格上岗。” 西门子教育合作项目专员元娜说。


在一份关于未来制造业的研究报告中,麦肯锡预测,在中国,企业到2020年将需要1.4亿高级技能人才,而缺口将达约2200万人。


西门子正是在弥补这一缺口。在与教育部签订的合作备忘录框架下,西门子通过课程开发、教材编写、实践基地建设、教师培训、“西门子杯”挑战赛等多方面努力,为中国未来制造业的高堂广厦打下坚实的地基。


自2006年加入西门子以来,元娜一直负责西门子教育合作项目。这十年的坚持不过源于一个朴素的愿望。“我们的想法很简单,就是要培养出最优秀的工程师。只不过我们都是‘较真’的人,所以一做就是十年。”她说。


“对未来制造业来说,一个优秀的人才不仅要掌握相关知识,熟练使用工具,还要具备抗压能力等素养,以及丰富的实践经验。”元娜说,“在德国,这些都可以在‘双元制教育’中得到培养。”


双元制教育是指学校与企业合作,保证学生每周有一半时间在校学习理论知识,另一半时间则进入企业进行实践培训。


“中国的国情与德国不同,不能生搬双元制。但我们正在学习其中的精华,以摸索出适合中国教育体系的人才培养方式。”她补充道。


走心不作秀

应用型人才培养是一个闭环。学生们从教材和课程中学习先进技术和工程知识,在实验室亲手实践,最后在大赛中检验成果。而对每个环节,西门子都能给予支持。


至2015年,西门子和院校合作开发了50多部面向工程人才培养的教材和课程。“我们的教材和课程像详实的工程指南,让同学们坐在教室就能了解一个个工程项目是如何从无到有的。”元娜说。


走进西门子与北京化工大学共建的全生命周期实训基地,更是仿佛置身未来“工业4.0”时代。排列整齐的液体罐、全自动操作设备,以及实时更新的显示屏无不模拟了智能过程工业的生产环境。在这里,学生们利用西门子软硬件,体验从产品创意、研发、工厂设计到生产的制造业全生命周期。


图: 张贝克在全生命周期实训基地内指导学生


“同学们可以根据自己的兴趣和专业扮演各种角色,可以从仪表工做起,也可以去体验当画图员或车间主任的感觉。”张贝克说,“通过‘身临其境’,他们能提前感受数字化工厂的真正魅力。”


至2015年,西门子已与院校合作在全国建成超过300个实验室。此外,从教师培训、教育论坛到各种研讨会和讲座,西门子的培训平均每年也让超过800名教师受益。


已有18年教龄的北京建筑大学老师李壮举就曾赴德国深入学习。期间,他不仅参观了西门子安贝格工厂,还在埃特林根应用科技大学亲身感受了德国以实践为主的教学方式。


“西门子的培训是真的踏实和走心。实打实的知识分享也让我们对‘工业4.0’有了更深刻的理解。”他一脸兴奋地说道。


回国之后,李壮举就立即修正了课件,好让自己的教学也赶上国际“潮流”。而他本人也成为了西门子的“精英讲师”,把学到的先进理念和知识介绍给其他老师。


“老师是学生迈入职场之前的领路人。只有他们的眼界开阔了,才能帮助学生走得更远。” 元娜说。


从“灵光一现”到“点石成金”

师父领进门,修行在个人。学生们到底学得如何呢?这得让他们真刀真枪地比试才能见分晓。全国大学生“西门子杯”工业自动化挑战赛便是最好的“战场”。


大赛由三方联合主办,包括由教育部委托的教育部高等学校自动化专业教学指导委员会、西门子以及中国系统仿真学会。2015年,赛项增至5项:设计开发、逻辑控制、运动控制、工程创新和硬件研发。


大赛每年提出产业界的通用难题,向全国学生“招标”。学生们组织队伍“应标”后,在西门子控制系统上编程和开发,解决问题。而工程创新赛项则鼓励学生自己发现生活中的问题,给出解决方案。


大赛最大化地模拟了现实场景。学生不仅要根据创意做出原型机,还要将成果“移交”给 “甲方”——由大赛选出的一群完全没有工科背景的志愿者,让他们明白自己的作品是如何使用和调试的。


在工程创新赛项中,学生还需要撰写商业计划书,通过答辩将自己的金点子“推销”给评委。大赛还特别设置了“攻击”和“献计”环节,考察参赛者是否能快速抓到对手作品的致命弱点,并给出合理建议。


在大赛中,学生们学会了“点石成金”。家用红酒酿造机、自动芋仔切削机、网球伴侣机器人……这些来自生活中的“灵光一现”在他们手中变为了现实。


图: 学生在实验室内讨论挑战赛题目


网球伴侣机器人的发明者是北京理工大学的大二学生赵家樑和刘筼瑄,以及研二学生王浩。他们都喜欢打网球,却常为费时费力的弯腰捡球而苦恼,于是萌生了发明拣球机器人的想法。他们买来钢板,一点点学着切割和打磨机器人骨架,手上都磨出了水泡。为了买到合适的材料,有时还要搭上好几个星期的生活费。最终,他们的作品在2015年的大赛上获得了工程创新赛项的一等奖。


图:刘筼瑄(左)与赵家樑(中)向张贝克(右)展示网球伴侣机器人


“虽然过程非常辛苦,但看到自己做的机器人动起来,觉得饿肚子也值了。” 刘筼瑄说。


他的搭档赵家樑则笑着说:“我想成为一名机器人设计师。大赛让我朝着这个理想迈出了第一步。”


而长春理工大学的张鑫更是凭着大赛这把“金钥匙”,打开了通往职业道路的大门。


“大一、大二的时候,我虽然学到了很多知识,但对自动化的理解还不够深入。”张鑫说,“直到大三,参加了大赛,我才真正能将所学知识融会贯通。”


在2015年的大赛上,张鑫和队友设计了一个摩天轮式立体车库来解决停车难的问题。“刚开始我们遇到了一些困难,因为课本理论不能生搬到项目中。后来通过自学和向老师请教,才渐渐摸着门道。”他说。


参赛那几个月,张鑫每天早上六点多就往实验室跑,晚上十点多才回寝室。几个月的努力换来的是令人惊讶的快速成长。毕业前夕,凭着参加大赛的经历和优秀的综合素质,他更是打败众多竞争对手,如愿被一家知名的电子公司录用,成为了一名真正的工程师。


“通过大赛,学生们在思维方式和解决问题的方法上和企业需求对接。这能让他们在职业道路上走得更顺。”张鑫的指导老师姜丰欣慰地表示。


大赛举办9届以来,共有来自28个省市的10242名学生组成了3414支队伍参赛。参赛学校占全国理工类院校的40%。


大赛在全国各地的影响力也与日俱增。黑龙江、上海、山东和安徽等省市教育厅都积极鼓励学生参赛,并对得奖学生给与奖励。在安徽,如果教师带队在大赛中获奖,还可获得省教育厅颁发的教学成果奖。


“下一个10年,我们要继续努力。目标是每年的参赛队伍从现在的1500多支增加到3000支。这样一想,就觉得格外有干劲儿。”元娜笑着说。


“很少有企业能够长期坚持投入教育,因为回报往往无法用金钱衡量,而且不能立竿见影。”张贝克说,“西门子十年如一日的投入证明了它对制造产业乃至社会的一种‘舍我其谁’的责任感。”


春雨无言,润物却有声。西门子十年付出,收获的是一声声来自老师与学生的感谢。从内蒙古、长春、银川,到北京、上海、厦门……这些声音汇聚在一起,共同承托起了一代人的梦想,而这个梦想正是充满无限可能的中国制造业的明天。


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