高职院校开设增材制造技术专业的必要性分析

[摘           要]  增材制造技术，出现在20世纪90年代中期，是一种利用计算机软硬件及网络环境，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。以前，人们认为增材制造技术只是具有加工成本低、生产周期短、节省材料等优势。随着企业及研究人员对增材制造技术的进一步研究和开发，发现增材制造是新的领域，它拿掉了工程学的枷锁，是一种综合的产品解决方案，而非单纯的工艺手段。

[关    键   词]  增材制造技术;战略规划;必要性

[中图分类号]  G712                    [文献标志码]  A                      [文章編号]  2096-0603（2019）31-0068-02

一、增材制造技术的全新认识

增材制造技术具有超越传统技术的一系列新特征，如无模具自由成形，可成形近乎无限复杂的零件结构，适用于几乎所有类别材料的成形，适用于几乎所有尺度零件的成形，制造哲学-降维与程式化原理-最切合科学方法的特征，这些新的特征使得增材制造可应用于人类生产和生活的几乎所有领域，包括个性化制造，新产品的快速开发，传统技术难以制造的零件，高性能成形修复，通过创新设计显著提升产品性能（轻量化、一体化、智能化），从根本上改变生产模式与供应链。采用增材思维，可以模糊设计/工艺/制造之间的界限，使设计与工艺、设计与制造之间不再是因果与顺序关系，而是互为激励的活系统。因而，随着对增材制造技术的不断开发研究，发现除了在军工航空航天外，增材制造技术在民用行业，如汽车、模具、医疗、电子等诸多领域也得到了越来越多的应用。近两年来，在模具和医疗行业的应用已有爆发的苗头，对相应的技术技能人才需求迫在眉睫。

二、必要性分析

（一）中国制造2025战略规划

制造业是为国民经济各行业提供技术装备的战略性、基础性产业，产品种类繁多、产业关联度高、技术与资金密集、吸纳就业能力强，是国民经济发展的支柱和国防现代化的保障。我国制造业专业门类齐全，已形成较为完整的生产体系并在全球具有相当的影响力，产业规模跃居全球第一。

从中国制造2025战略规划及制造业转型升级方面看，我国制造业发展的总体目标是分步骤、分阶段完成从装备制造业大国向装备制造业强国的战略转变。先进制造技术是国家战略重点领域，其主要发展方向归纳为三个：（1）高精度高端制造技术为精密级—纳米级趋向的精确加工。（2）以3D打印（增材制造技术）为载体的“三维建模数字化设计与制造及其检测”技术的应用和快速推广。（3）智能制造、产品集成制造（以机器人技术为代表）大量生产应用。可见，增材制造技术是先进制造技术的重要组成部分，是先进制造技术的技术支撑，能有效降低生产成本。这使我国制造型企业必须紧跟制造业发展趋势，加快推广和实施增材制造技术在制造业中的应用。因此，这就需要大量掌握增材制造技术，具有较强的三维数字化设计与制造能力，在创新、生产、建设、服务和管理第一线需要的高素质技术技能专门人才，以满足制造型企业产业升级对人才的需求。

（二）现有专业设置与产业发展不匹配

最新制造业人才供需指数报告显示，机械工程师、产品工程师等职位仍呈现供需两旺的局面。从事增材制造技术专业的职位依次是机械工程师、产品工程师、机械设计工程师、产品制造工程师、内饰工程师、质管/检验/安全员、电力电气工程师、工艺设计师、设备工程师。尽管部分职位供需两旺，但整体人才供给明显不足，特别是有工作经验的中高级人才匮乏。

我们也调研了一些增材制造技术代表性企业（西安铂力特、深圳大族激光、上海汉邦、北京鑫精合、昆山永年激光、吴江中瑞、江苏亚太霍夫曼、苏州天弘等），发现机械制造、航空航天、电子信息、汽车、医疗器械、新能源、模具等行业对增材制造技术的需求不断提升，发展急需的增材制造技术尚未专门设置专业。而此类产业发展急需的人才大多是从机械设计与制造、模具设计与制造或材料成型与控制工程专业转型的，这样的人才无论从理论层面还是实践层面均不能满足增材制造技术快速发展和普及的需求。

从全国制造行业的人才供需形势来看，随着中国基础建设市场需求越来越大，人员供不应求，从业人员的工资也在不断攀高，应届生从事增材制造技术相关职业起薪一般在4000元左右，工作一年能达到5000元，随着经验不断丰富之后再跳槽，月薪甚至可以超过1万甚至2万。2015年职业技能大赛现场招聘中，“数字化设计与制造”岗位起薪就达8000元，招聘人数仅次于数控加工，但数控起薪为3000元。可见，先进制造技术高端制造人才就业质量高是大势所趋。

而我国数字化设计与增材制造行业的人员培养教育迄今为止仍然没有专业性质的教育机构实施正规的专业学历和技能教育，造成行业缺少大量人力资源。目前行业从业人员主要来自中职高职的相关专业（如机械、自动化、机电、模具、材料等专业）毕业生、相近行业的从业人员转行，这些从业人员也急需进一步补充先进制造技术尤其是增材制造技术方面的专业知识。一些企业调研的数据表明，企业现有增材制造方面人才，依靠企业自身力量培养提高的约占38%，而直接从学校招收的学生占36.5%，从社会招聘的占25.5%。这说明，学校培养的增材制造方面的人才还很难完全满足企业需要，企业还要从社会招聘和自身培养较多的技能人才，以适应企业对人才的急需。尽管这些人员一般具有企业所需的工艺背景，比较丰富的实践经验，但是知识面较窄，企业需要花费大量的时间和精力，培养出来的人由于基础教育缺乏，也只能做事，不能解决高难度问题。另外，部分培养出来的人才也会大市场人才缺口大而陆续被其他企业高薪挖走。因此，企业非常希望由学校为他们培养技能人才。结合国际发达国家的经验，今后企业一线的技能型人才将会有很大一部分来源于学校。

上述分析可见，目前我国职业教育专业设置不适应产业发展需要的现象非常普遍，已成为影响技术技能人才培养质量的突出问题，在高职开设增材制造技术专业迫在眉睫。

（三）培养创新人才的需求

目前，我国处于标准产品大量需求和个性化、多样化创新需求并存的局面。一方面，进一步完善标准产品的专业化分工、管理科学化、精益化及自动化的大批量生产方式，不断提高生产效率和经济效益。另一方面，从企业长远发展角度来看，先进行企业生产和经营方式的变革，以适应多样化、个性化的创新发展趋势，有助于企业制造早日进入柔性、智能、敏捷、泛在的制造与服务的新时代。

随着社会的发展与知识的更新，以技术发展为导向、科研人员为主体、实验室为载体的单纯的创新模式已不能满足人们日益增长的需求，以用户为中心、社会为舞台，共同创新、开放创新为特点的创客时代已经到来。它通过与传统创新模式相融合，使新的制造业融入更多的用户意识和个性化产品。而这些个性化产品的制造若依靠传统制造工艺是很难或者无法被加工制造出来的，必须依靠数字化的设计方法和先进的制造技术的融入与支撑才能实现。而增材制造技术则以其解放设计（突破传统加工设备和工艺的限制;将结构多学科优化设计魅力发挥到极致;更加关注产品形态创意与功能创新）、降低成本（复杂产品，定制化产品不增加加工成本;增材工艺，优化设计可节省材料成本;工艺技能易掌握，降低人力成本）、智能制造（多材料复合，难加工材料打印成型;所“建”即所得，设计数据驱动打印;数字化设计、仿真、工业互联、大数据）、快速交付（复杂结构无需模具快速成型;可按需就近投产，减少运输实践;免装配或少装配，缩短供应链）等特点，符合创新的需求。因此，培养增材制造技术人才将有利于满足社会对“大众创业，万众创新”的需求。

有统计表明，在现代工业产品的开发生产过程中，70%的错误在设计开发阶段已经产生，而80%的错误往往在生产阶段或是更后续的阶段才被发现并进行修正。增材制造技术通过其能最大化地对产品进行仿真设计和用户沟通的优势，尽可能早地将错误和需求变更解决在设计阶段，使产品的开发周期缩短、生产成本降低，提升企业的市场竞争优势。

调研中，企业普遍认为，中国制造业并不缺乏硕士生、博士生等高端研发人员，也不缺乏一线操作工和普通技工，中国制造业缺的是既懂得产品的设计开发、又懂产品生产制造工艺、又懂市场消费，能将创新的设计理念、创新的制造方法、创新的生产流程与创新的市场手段相结合、能看懂图、能理解工艺、能优化性能、能推介新产品的创新型3D设计与制造兼具实用技术技能人才，而这种技能人才必须具有增材制造的思维，而这种思维的培养和建立离不开该专业人才的培养，只有开设该专业，才能使实训室建设、课程建设、教材建设“顺理成章”。

（四）传统制造类人员需求量减少

从中国制造2025战略结合先进制造业发展趋势可以看出，在未来十年，中国制造将围绕“智能化、绿色化”展开，工业智能机器人将逐步替代低技术、多重復的简单人工劳作，意味着社会对从事简单劳作的一线工人的需求量将逐步降低，传统加工制造人才培养也将不能满足社会需求。除了对传统机械专业认知的下降外，近十年国家急需人才培养计划实施完成。同时，新技术的引进节省了大量人力，企业对数控加工人才需求锐减，从而造成机械行业从业人员的逐年减少。智能化、数字化与信息技术融为一体的增材制造技术在这个时期迅猛发展，满足了制造业的需求同时也对社会人才的培养提供了新的要求。

人力资源社会保障部在《关于做好2016年技工院校招生工作的通知》中提出，将3D打印技术应用列为技工院校新增专业，此举意义重大，将为3D打印普及提供人才上的支持，也反映出市场对人才需求的程度足以开设该专业，即在职业院校中开设增材制造技术专业是必要的。近日，教育部开展了《中等职业学校专业目录（2010）》修订工作，增补了增材制造技术应用专业。在增材制造技术相关专业课程体系设置过程中，技工教育和中职教育要探索如何联合或上挂高等职业技术教育的课程。然而，高等职业技术学校未开设相关专业，导致师资配置及实训室建设等资源配置不受重视，少量开设的课程孤立不成体系，难以形成完备的3D打印相关专业人才培养体系，这都阻碍了增材制造技术人才的培养，也削减了人才对增材制造技术的应用“潜移默化”的推动作用。可见，无论从制造业的产能升级，创新型人才的培养，还是中等教育和高等教育的衔接来看，在高职院校开设增材制造技术专业都是十分必要的。

参考文献：

[1]孙杰，周桂瑾，徐安林，等.高职教育推进产教融合、校企合作机制改革的研究与实践：以无锡职业技术学院为例[J].中国职业技术教育，2018（3）：59-62.

[2]杨永春.基于交通特色的高职机电专业群建设研究与设想：以新疆交通职业技术学院为例[J].哈尔滨职业技术学院学报，2015（2）：20-22.

编辑 武生智