［摘要］智能制造是我國(guó)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心。高素質(zhì)的機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)是支撐制造業(yè)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的關(guān)鍵。TRIZ理論（發(fā)明問(wèn)題解決理論）為發(fā)明創(chuàng)造問(wèn)題提供了科學(xué)的理論、方法和工具。將TRIZ理論置于智能制造的時(shí)代背景下，分析TRIZ理論對(duì)智能制造和機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)的價(jià)值和意義，進(jìn)一步分析了當(dāng)前高校機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)模式及其存在的問(wèn)題，并探討如何利用TRIZ理論提升機(jī)械專業(yè)人才的創(chuàng)新能力，為未來(lái)高校機(jī)械專業(yè)教學(xué)改革提供有益的借鑒和參考。［關(guān)鍵詞］智能制造；TRIZ理論；機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)；創(chuàng)新能力引言制造業(yè)是立國(guó)之本、強(qiáng)國(guó)之基，是一個(gè)國(guó)家綜合科技實(shí)力的體現(xiàn)?！吧钊雽?shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略”是《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》的重要組成部分。智能制造是制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心，也是“中國(guó)制造2025”的主攻方向［1］。隨著我國(guó)制造業(yè)不斷向中高端邁進(jìn)，高素質(zhì)的創(chuàng)新人才是最為重要的保障因素之一。機(jī)械專業(yè)（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化）是我國(guó)高等教育最為龐大的工科專業(yè)之一，培養(yǎng)專門(mén)從事制造業(yè)的各類(lèi)專業(yè)人才。機(jī)械專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量很大程度上影響未來(lái)我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)可否實(shí)現(xiàn)，而人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)就是學(xué)生的創(chuàng)新能力。TRIZ理論又稱為發(fā)明問(wèn)題解決理論，為創(chuàng)新提供了科學(xué)的指導(dǎo)方法，同時(shí)也為發(fā)明創(chuàng)造提供了一套邏輯分析和技術(shù)創(chuàng)新的思維框架［2］。本文將首先分析制造業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，探討TRIZ理論對(duì)智能制造的意義，然后分析目前機(jī)械專業(yè)人才的培養(yǎng)模式及存在的不足，接下來(lái)探討在智能制造時(shí)代背景下，如何利用TRIZ理論提升機(jī)械專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力。一、智能制造是制造業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)從制造業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)看，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征的智能制造是制造業(yè)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵方向，也是第四次工業(yè)革命的核心。智能制造是制造業(yè)與新一代信息技術(shù)的深度融合，是多學(xué)科深度交叉融合的復(fù)雜系統(tǒng)工程。各類(lèi)機(jī)床和裝備是實(shí)現(xiàn)智能制造的核心。1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從20世紀(jì)中葉到20世紀(jì)90年代，隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)、集成電路、傳感技術(shù)、通信和控制等技術(shù)的發(fā)展，誕生了“數(shù)字化制造”的概念。從20世紀(jì)90年代起，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大規(guī)模普及深刻改變了人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間的交互方式，由此進(jìn)入“網(wǎng)絡(luò)化制造”階段。從2010年前后起，新一代人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)的融合，進(jìn)一步使制造朝“智能化”方向快速演進(jìn)，推動(dòng)了智能制造的蓬勃發(fā)展［3］。二、TRIZ理論對(duì)智能制造的意義（一）TRIZ理論概況TRIZ理論是蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒在分析研究大量高水平專利的基礎(chǔ)上提出和創(chuàng)建的發(fā)明問(wèn)題解決理論。發(fā)明是利用自然科學(xué)規(guī)律，針對(duì)某項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題，提出創(chuàng)新性解決方案的過(guò)程及產(chǎn)生的成果。因此，發(fā)明不但是結(jié)果，也是探索的過(guò)程。本質(zhì)上，發(fā)明的過(guò)程也是人的大腦思考的過(guò)程，而最終的解決方案則是人思考產(chǎn)生的結(jié)果。既然發(fā)明是一個(gè)過(guò)程，那么執(zhí)行發(fā)明的過(guò)程是否有據(jù)可循？發(fā)明究竟是人的靈光閃現(xiàn)，還是有意識(shí)地、有規(guī)律地主動(dòng)思考呢？TRIZ理論的重大意義在于，其通過(guò)科學(xué)的分析和研究，證明了發(fā)明創(chuàng)造是有理論根據(jù)、有規(guī)律可以遵循的。且發(fā)明創(chuàng)造的過(guò)程和方法也可被普通人通過(guò)學(xué)習(xí)掌握，人人皆可成為發(fā)明家。為此，TRIZ理論發(fā)展了一系列有效的法則和工具，用于指導(dǎo)人們解決發(fā)明問(wèn)題，包括技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則、最終理想解、40個(gè)發(fā)明原理、39個(gè)工程參數(shù)和矛盾矩陣、物理矛盾的分離原理、物—場(chǎng)模型分析、發(fā)明問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)算法、科學(xué)效應(yīng)和知識(shí)庫(kù)等［4］。這些法則和工具為發(fā)明創(chuàng)新提供了極為有益的指導(dǎo)。（二）TRIZ理論對(duì)智能制造的意義智能制造是新一代信息技術(shù)和制造業(yè)深度融合發(fā)展的必然趨勢(shì)，是一個(gè)龐大、復(fù)雜、內(nèi)涵非常豐富的技術(shù)系統(tǒng)。智能制造本身并非一項(xiàng)工業(yè)產(chǎn)品，沒(méi)有固定的實(shí)施架構(gòu)和模板，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路徑，需要結(jié)合具體的行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域，針對(duì)產(chǎn)品的具體特征，進(jìn)行深度的量身定制。作為復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，其發(fā)展和構(gòu)建必然需要大量的創(chuàng)新，突破常規(guī)思維的束縛。作為指導(dǎo)發(fā)明創(chuàng)新的專業(yè)理論和工具，TRIZ理論可為智能制造的發(fā)展和具體實(shí)踐提供有益的指導(dǎo)。因此，學(xué)習(xí)并掌握TRIZ理論具有一定的價(jià)值。應(yīng)用TRIZ理論解決工程問(wèn)題的應(yīng)用流程總體包含三個(gè)步驟：識(shí)別問(wèn)題、解決問(wèn)題和創(chuàng)新概念生成。無(wú)論是技術(shù)創(chuàng)新還是科學(xué)研究，問(wèn)題的選擇和描述是最為重要的一步，因?yàn)閱?wèn)題是開(kāi)啟探索未知的起源。工程問(wèn)題的特點(diǎn)在于問(wèn)題往往來(lái)源于工程實(shí)踐，如產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中不良率高、生產(chǎn)效率達(dá)不到預(yù)期、機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定性不夠等。準(zhǔn)確地選擇問(wèn)題和描述問(wèn)題，是解決問(wèn)題的基礎(chǔ)。在解決問(wèn)題階段，TRIZ理論針對(duì)技術(shù)矛盾、物理矛盾、“Howto”問(wèn)題、物—場(chǎng)模型等具體技術(shù)問(wèn)題類(lèi)型，給出了對(duì)應(yīng)的解決方法和工具，為工程技術(shù)人員提供了有價(jià)值的指導(dǎo)。最后，通過(guò)TRIZ方法和工具分析，生成創(chuàng)新概念或問(wèn)題解決方案，經(jīng)驗(yàn)證后，問(wèn)題得到解決。TRIZ理論提供的問(wèn)題解決流程可用于解決智能制造中遇到的技術(shù)問(wèn)題，有一定的應(yīng)用前景和指導(dǎo)意義。但也必須認(rèn)識(shí)到，TRIZ理論應(yīng)用于智能制造也存在較為明顯的局限。比如，TRIZ理論較適合于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)以信息技術(shù)的深度應(yīng)用為核心特征的智能制造而言，TRIZ理論對(duì)信息技術(shù)的運(yùn)用較少提及，限制了TRIZ理論的應(yīng)用效果。三、目前機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)模式及存在的不足（一）現(xiàn)有機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)模式機(jī)械專業(yè)是我國(guó)工科專業(yè)門(mén)類(lèi)中最為龐大的專業(yè)之一，培養(yǎng)專門(mén)從事制造業(yè)相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人才，是支撐我國(guó)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)。培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)人才，普遍包括以下方面。1.課程教學(xué)。課程教學(xué)是大學(xué)人才培養(yǎng)最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。機(jī)械專業(yè)學(xué)生的課程體系包括數(shù)理基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程及人文類(lèi)課程。其中，數(shù)理基礎(chǔ)課包括“高等數(shù)學(xué)”“線性代數(shù)”“大學(xué)物理”“概率論”等，這些課程是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)。專業(yè)基礎(chǔ)課程包括“工程制圖”“機(jī)械原理”“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”“電力電子技術(shù)”“控制工程”等，這些課程普遍具有較強(qiáng)的理論性，同時(shí)又具有較強(qiáng)的專業(yè)性，是評(píng)價(jià)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)是否扎實(shí)的重要衡量依據(jù)。專業(yè)課程包括“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”“機(jī)械制造學(xué)”“液壓與氣動(dòng)”“材料加工工藝與設(shè)備”“PLC電氣控制”“數(shù)控加工”等，這些課程應(yīng)用實(shí)踐性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的專業(yè)性。2.實(shí)踐教學(xué)。機(jī)械專業(yè)本身具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，知識(shí)只停留在書(shū)本上，無(wú)法真正學(xué)懂悟透，必須在實(shí)踐中進(jìn)一步深化對(duì)知識(shí)的理解。一般來(lái)講，機(jī)械專業(yè)的實(shí)踐類(lèi)課程包括“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)實(shí)踐”“Matlab數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)”“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”“金工實(shí)習(xí)”“電子工藝實(shí)習(xí)”“機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)”“材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)”“電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”“控制工程實(shí)驗(yàn)”“有限元分析實(shí)踐”“PLC編程實(shí)踐”“生產(chǎn)實(shí)習(xí)”“畢業(yè)論文訓(xùn)練”等。這些實(shí)踐類(lèi)課程，對(duì)教學(xué)質(zhì)量有非常重要的影響。3.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力是衡量人才培養(yǎng)高度的重要指標(biāo)。這就要求大學(xué)學(xué)習(xí)不能僅局限于書(shū)本和教室，而應(yīng)該綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。例如，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，專門(mén)支持有創(chuàng)新意愿的大學(xué)生開(kāi)展“雙創(chuàng)”項(xiàng)目，幫助其將自己的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品樣機(jī)或進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。此外，各類(lèi)專業(yè)競(jìng)賽，如全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人大賽、挑戰(zhàn)杯、中國(guó)國(guó)際大學(xué)生創(chuàng)新大賽、中國(guó)大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽等，這些大賽為學(xué)生的能力提升提供了廣闊的平臺(tái)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的重要載體。（二）現(xiàn)有培養(yǎng)模式中存在的不足雖然“課程教學(xué)+實(shí)踐教學(xué)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”構(gòu)成的培養(yǎng)體系能夠基本達(dá)到機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，但仍然存在一定的不足，主要體現(xiàn)在以下方面。1.缺乏系統(tǒng)介紹機(jī)械創(chuàng)新理論及創(chuàng)新方法的課程。雖然在現(xiàn)有培養(yǎng)體系中，可通過(guò)“大創(chuàng)”項(xiàng)目、各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽等培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，但在課程體系中缺乏系統(tǒng)講授機(jī)械創(chuàng)新及創(chuàng)新方法的課程。學(xué)生學(xué)習(xí)了很多專業(yè)課程，也接受了一些實(shí)踐訓(xùn)練，而面對(duì)實(shí)際需求時(shí)可能感到不知所措，不知如何運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)解決問(wèn)題。筆者在深圳大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯中發(fā)現(xiàn)，此類(lèi)現(xiàn)象較為普遍。多數(shù)學(xué)生沒(méi)有掌握解決問(wèn)題的正確思路，考慮不周全，前后邏輯不嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)問(wèn)題未進(jìn)行深入思考，導(dǎo)致論文質(zhì)量不高。筆者認(rèn)為，缺乏系統(tǒng)介紹機(jī)械創(chuàng)新理論及創(chuàng)新方法的課程，是出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題的主要原因之一。2.缺乏大型工程應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)踐的綜合訓(xùn)練。無(wú)論是機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析、機(jī)械制造，還是相應(yīng)的自動(dòng)化，這些能力必須在實(shí)踐中解決問(wèn)題，才能真正為學(xué)生帶來(lái)成就感，從而增加學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和興趣。而這些能力的訓(xùn)練，往往需要依托大型工程應(yīng)用項(xiàng)目，大型工程項(xiàng)目能夠?qū)W(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用于解決工程技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)解決技術(shù)問(wèn)題所產(chǎn)生的效益，學(xué)生能夠直觀體會(huì)到，扎實(shí)的技術(shù)能力和專業(yè)知識(shí)是能夠創(chuàng)造巨大的價(jià)值的。將時(shí)間和精力投資于個(gè)人的專業(yè)能力和專業(yè)知識(shí)，會(huì)有肉眼可見(jiàn)的回報(bào)，由此能夠使學(xué)生產(chǎn)生更大的學(xué)習(xí)動(dòng)力。然而受條件限制，高校普遍缺乏開(kāi)展此類(lèi)大型工程應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)踐的機(jī)會(huì)。3.未能緊跟時(shí)代步伐將“智能制造”融入人才培養(yǎng)體系。自從“中國(guó)制造2025”和制造業(yè)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略提出以來(lái)，智能制造成為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主攻方向。然而，大部分高校機(jī)械專業(yè)人才的培養(yǎng)未能緊跟時(shí)代步伐，仍然囿于陳舊的課程體系和培養(yǎng)模式。學(xué)生的培養(yǎng)仍然聚焦于“制造”，而未能有效融入“智能”。隨著人工智能的快速發(fā)展，制造業(yè)本身正發(fā)生深刻的變革，也對(duì)高校機(jī)械專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何將“智能制造”融入機(jī)械專業(yè)人才的培養(yǎng)體系？如何定位機(jī)械專業(yè)中“智能”在人才培養(yǎng)中的角色？如何圍繞“智能制造”重新建構(gòu)課程體系？這些問(wèn)題亟須高校深入思考。四、智能制造背景下如何利用TRIZ理論提升機(jī)械專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力前面探討了TRIZ理論對(duì)智能制造的意義，學(xué)習(xí)掌握TRIZ理論對(duì)智能制造領(lǐng)域的創(chuàng)新具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用價(jià)值和意義。在智能制造背景下，如何利用TRIZ理論提升機(jī)械專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力，主要表現(xiàn)在以下方面。（一）揭開(kāi)創(chuàng)新的神秘面紗，培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新的勇氣和信心大部分學(xué)生認(rèn)為創(chuàng)新很神秘，對(duì)自己是否有能力創(chuàng)新充滿懷疑。通過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)TRIZ理論，可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，創(chuàng)新并不神秘，是有規(guī)律可以遵循的。創(chuàng)造性思維可從實(shí)踐中總結(jié)、概括和提煉，且能夠形成程序化、邏輯化的創(chuàng)新思維框架，這套思維框架可以被學(xué)習(xí)和復(fù)制。唯有讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己也有創(chuàng)新的潛力和能力，才能擺脫基礎(chǔ)教育階段所形成的以應(yīng)試教育為主的思維模式，開(kāi)啟獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新的成長(zhǎng)之路。（二）掌握創(chuàng)新的過(guò)程、方法和工具，讓學(xué)生感到創(chuàng)新有路徑可以遵循信心是邁向創(chuàng)新之路的第一步，而掌握創(chuàng)新的過(guò)程、方法和工具，才能夠讓創(chuàng)新得以有效執(zhí)行。TRIZ理論提供的發(fā)明問(wèn)題解決應(yīng)用流程，是開(kāi)展工程技術(shù)創(chuàng)新的有效路徑。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)TRIZ理論，可掌握技術(shù)問(wèn)題識(shí)別與定義、問(wèn)題解決方法及生成創(chuàng)新概念的全部過(guò)程。從本質(zhì)上講，TRIZ理論為技術(shù)創(chuàng)新提供了一套思維流程和技巧，遵循此流程，可在學(xué)生大腦中塑造創(chuàng)新的“地圖”，不至于迷失在創(chuàng)新的各種未知中，不知如何前行。因此，掌握TRIZ提供的創(chuàng)新過(guò)程、方法和工具，是提升學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵。（三）構(gòu)建“智能制造+TRIZ創(chuàng)新”的課程體系，在智能制造環(huán)境下實(shí)踐技術(shù)創(chuàng)新在智能制造的時(shí)代背景下，機(jī)器被賦予了高度的“智能”，機(jī)器具備強(qiáng)大的信息感知、分析、推理、決策和控制能力。這對(duì)人與機(jī)器的交互方式、對(duì)人在生產(chǎn)中扮演的角色和發(fā)揮的作用，產(chǎn)生了深刻的影響。在這種情況下，以往的機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系已無(wú)法適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求。為此，筆者認(rèn)為，構(gòu)建“智能制造+TRIZ創(chuàng)新”的課程體系，并使學(xué)生有機(jī)會(huì)體驗(yàn)最新的智能制造實(shí)踐，具有重要的意義。首先，通過(guò)課程體系中智能制造的講授，讓學(xué)生深入學(xué)習(xí)智能制造的基礎(chǔ)概念、關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀，建立對(duì)智能制造的總體認(rèn)識(shí)。其次，通過(guò)一定的實(shí)踐活動(dòng)體驗(yàn)真正的智能制造，在實(shí)踐中加深學(xué)生對(duì)智能制造的理解。最后，通過(guò)課程體系中TRIZ創(chuàng)新的講授，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，并將創(chuàng)造性思維運(yùn)用于智能制造實(shí)踐活動(dòng)中，