智能铸造发展对从业人员的要求及人才培养

智能铸造发展对从业人员的要求及人才培养

王栓强,宋梦华,于方丽,王琛

西安航空学院  陕西西安 710077

摘要：智能铸造是铸造行业发展的趋势。“数字化铸造厂”的发展需要从业人员具备专业性、融合性、灵活对、协同性等特质。应用型高校可以通过优化课程体系和课程内容、改革教学方式、拓宽实践环节和创新应用、强化工匠精神培养等方面，培养适应智能铸造发展的高质量技术人才。

关键词：智能铸造、技术人才、人才培养

一、背景

铸造行业十四五发展纲要指出，要加快“新一代信息技术与传统铸造铸造行业的深度融合”，做到“关键工序自动化，关键岗位机器人替代、生产过程管理智能化，行业走智能制造的发展模式”。工信部推行的《铸造行业规范条件》中明确要求“大力推进铸造企业智能制造，推进增材制造与传统铸造融合创新技术发展”，以绿色智能铸造为主攻方向推进铸造产业和行业的转型升级。通过数字化技术对产品设计进行预评估、对工艺参数细化、优化和量化，使技术人员摆脱铸造过程凭个体经验试错、凭模糊感觉设计等随机现象，保障铸件设计和铸造参数可视化、定量化；对铸造操作过程的关键工序和关键环节，如熔炼、浇注、造型、制芯、上涂料、工艺装备设计与加工等环节，执行统一标准的定量化参数控制，完成同一产品的统一精准操作，保证产品设计、制造的重现性；在线数字化控制摆脱了传统铸造的粗放式管理，解决了由于操作过程人员因素导致的产品质量不稳定问题，确保大批量产品质量的一致性。铸造智能化是中国铸造行业未来的发展方向，体现在虚拟铸造、快速造型、人工智能、机器人的普遍应用等关键技术[1]。

二、智能铸造对从业人员的要求

“智能铸造”包括智能铸造技术和智能铸造系统，“智能铸造”典型应用模式为“数字化铸造厂”[2]。智能铸造技术是指基于砂型3D打印、工业互联网与人工智能新技术等实现铸造各阶段的自感知、自决策和自执行的新型技术[3]。区别于传统铸造技术，大量新技术、新工艺、新材料、新装备、新流程等得到广泛应用，智能铸造技术及产业的发展势必对高素质技术人才提出新的要求。

智能铸造过程与传统铸造的区别主要体现在以下方面：（1）铸造成型全过程计算机工艺模拟与优化，实现产品、工艺等精确化；（2）铸造机械和生产线实现智能化，熔炼、浇注、造型、制芯、上涂料、工艺装备等关键环节广泛应用机器人和数字化管理，达到操作过程精准化；（3）在生产过程大量应用在线监测技术及管理信息系统，实现监测和管理的精细化；（4）造型、制芯、模具加工等实现制造过程数字化、快速化。这些变化，对从业人员提出了更高的要求。智能铸造行业发展需要：精通智能铸造技术，具备实战能力，善于解决工程问题的智能铸造高技术人才；知识先进、技术精湛、能工巧匠型的智能铸造高技能的人才；大批高质量、高水平的智能铸造管理人才。

专业技术人员必须具备专业性、融合性、灵活对、协同性等特质[4]。从业人员需要能够将所学的铸造知识和技能应用于构建真实的智能铸造系统，并且能够应用专业知识应对智能化过程中出现的问题。智能铸造工作内容的变化要求从业人员兼具多种工作技能，既要熟练掌握造型材料、造型过程、铸造工艺，又要具备数字模拟、设备管理、人工智能等方面的技术技能，以应对“数字化铸造厂”系统性、复杂性的工作。“智能铸造”极易满足产品的个性化和特殊化需求，能够迅速根据市场需求调整其生产适应能力，从业人员必须具备灵活应对能力，快速调整工艺、设备、参数，达到人机协调。在数字化铸造厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里一般沟通协作，相互配合，从业人员适应数字化环境下重塑传统铸造模式中人与设备、人与资源、设备与资源等之间的运作关系。

智能铸造时期对技术人才的需求不仅仅在于铸造专业知识，更多的是数字化铸造过程的综合能力，要求的是信息技术与铸造造技术深度融合的高素质复合型人才，具备扎实专业知识的同时，还应具备创新能力、应用转化能力、协调合作能力和工匠精神。

三、智能铸造技术人才培养

地方应用型高校应与时俱进，着眼未来，及时调整人才培养来适应智能铸造对人才的要求。基于上述行业对人才要求的分析，应用型高校可以从一下四方面进行调。

1. 优化课程体系和课程内容

要适应智能铸造发展，必须具备扎实的专业知识，熟练掌握“数字化”技术，学习信息化技术。应做到（1）强化专业基础的同时，增加数字化应用能力培养，尤其要加强数字模拟相关的知识和技能的培养。尽管铸造CAD/CAE课程在大多数高校都有开设，但普遍存在内容陈旧、课时少、训练不多等问题，尤其在铸造模拟软件严重依赖国外，有自由知识产权的只有华铸CAE，常用的多为国外软件如Flow3D（美国），pro/casting（法国），any-casting（韩国），MAGMASOFT（德国）等。（2）适当增加自动化及控制在铸造行业应用的知识和技术。目前普遍开设了电子电工等最基本的课程，还缺少自动控制、编程、机器人等方面的基础知识，这些课程可以作为选修或自学内容。（

3）适应现代铸造、合金熔炼技术，及时调整铸造工艺设计课程内。随着3D打印技术在造型、制芯等方面的应用，需要及时补充与之不相适应的原始铸造工艺设计、造型材料等部分内容。

2. 改革教学方式

人工智能、3D打印、物联互联等关键技术的创新将引领铸造行业的未来。为适应智能铸造的发展，在培养人才的方式上，采用沉浸式、线上线下混合、远程现场、虚拟等多种方式交互进行。基础理论采用线上线下混合教学，新技术应用、合金熔炼、铸造过程在线监测等采用模拟教学，造型制芯过程、型砂性能测试、浇注、清理等采用远程现场教学，

3. 拓宽实践环节和创新应用

智能铸造需要从业人员必须具备团队合作能力，创新能力和意识，协调和沟通能力等综合素质。现有的实践环节很难全方位培养学生的上述能力，必须拓展实践环节增强创新应用。多开展“项目式”实践活动，尤其是将解决企业生产中的具体问题作为实践项目，学生自主组队、协调分工、沟通合作，制定方案，完善并实施方案。这样的实践环节跨度长、涉及面广，需要校企双方深度合作、共同指导，重点培养学生应用能力、团队精神、创新思维和能力、沟通和协调能力等。要求做到“专业集群化、资源集成、管理集约”

4. 强化工匠精神培养

智能铸造技术人才必须具备精益求精、遵守标准的工匠精神，杜绝“差不多”和“无规则”思想。在培养过程中，要强化严谨、一丝不苟的精神，无论是工艺设计还是信息交流、无论是工艺参数还是生产设备等各个环节，都力求“精准、合规”。在智能铸造过程中要做到“数据精准、链接精准”，在标准的基础上进行优化。

四 结束语

智能铸造是行业发展的必然趋势，应用型高校应及时布局、紧跟发展着力培养适应智能铸造的高质量技术人才。优化课程体系和内容、改革教学方式、扩宽实践和创新应用、强化工匠精神培养等，是面向智能铸造的应用型技术人才培养的必由之路。

参考文献

[1l刘小龙.我国铸造装备的创新、智能、绿色发展之路[J].中国铸造装备与技术，2020 (2) : 5- 9.

[2] 刘小龙.智能铸造工厂与高质量发展[J].中国铸造装备与技术,2022,57(01):5- 10.

[3]尚桂凡,乐虎,李文仲,范俊凯,林仲涛. 浅谈智能铸造发展现状与展望[C]//.2018重庆市铸造年会论文集.2018:33-36.

[4]师慧丽,李泽宇,陈明.应对智能制造:德国高校专业课程的改革及启示——以慕尼黑工业大学和安贝格应用技术大学为例[J].高等工程教育研究,2021(06):133- 139.

作者简介：王栓强，（1975-），男，汉，陕西蓝田，教授，硕士，轻金属及其成型技术

项目支持：2021年度陕西高等教育教学改革研究项目，编号：21BY166；西安航空学院校级高等教育教学改革项目，编号：21JXGG2017；教育部产学合作协同育人项目，编号：202101122004。