2025年虛擬仿真行業(yè)技術(shù)分析：創(chuàng)新之力全方位賦能智能制造人才培養(yǎng)體系

年虛擬仿真行業(yè)技術(shù)分析：創(chuàng)新之力全方位賦能智能制造人才培養(yǎng)體系在2025年，虛擬仿真行業(yè)技術(shù)呈現(xiàn)出蓬勃進(jìn)展的態(tài)勢(shì)，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，對(duì)各行業(yè)的影響愈發(fā)深遠(yuǎn)。在智能制造專業(yè)群人才培育方面，虛擬仿真技術(shù)正漸漸成為提升教學(xué)質(zhì)量、培育符合行業(yè)需求人才的關(guān)鍵手段。隨著智能制造的快速進(jìn)展，對(duì)人才的需求和規(guī)格不斷提高，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以滿意行業(yè)對(duì)高素養(yǎng)技術(shù)技能人才的要求。虛擬仿真技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為智能制造專業(yè)群人才培育帶來了新的機(jī)遇和變革。

一、虛擬仿真技術(shù)的概念及應(yīng)用背景

(一)虛擬仿真技術(shù)的概念

虛擬仿真技術(shù)作為一種融合了多種先進(jìn)技術(shù)的綜合性技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)模擬、建模等手段，構(gòu)建出與真實(shí)場(chǎng)景高度相像的虛擬環(huán)境。它具有前瞻性強(qiáng)、有用性強(qiáng)、可擴(kuò)展性好和開放性突出等特點(diǎn)，能夠?yàn)橛脩艄?yīng)真實(shí)感、交互性和沉醉感的體驗(yàn)?！?025-2030年全球及中國(guó)虛擬仿真行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及進(jìn)展前景分析報(bào)告》指出，自虛擬仿真實(shí)訓(xùn)概念提出的20多年來，其進(jìn)展快速，不僅轉(zhuǎn)變了人類從事科學(xué)討論、技術(shù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐的方式，還為促進(jìn)人類認(rèn)知力量的全面進(jìn)展供應(yīng)了新工具，同時(shí)也轉(zhuǎn)變了人們對(duì)世界、自我、時(shí)間和空間的認(rèn)知方式。

(二)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用背景

從國(guó)外的狀況來看，多媒體技術(shù)、遙現(xiàn)技術(shù)、3D打印技術(shù)、增加現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、可視化技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)等仿真技術(shù)，是國(guó)外虛擬仿真試驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用較多的技術(shù)手段。不同高校對(duì)虛擬仿真試驗(yàn)室的建設(shè)側(cè)重點(diǎn)也有所不同，有的注意進(jìn)展虛擬試驗(yàn)室的可移動(dòng)性和即時(shí)性，有的可開放全部在線試驗(yàn)室的試驗(yàn)功能并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程試驗(yàn)，還有的注意進(jìn)展教育嬉戲類軟件。

在國(guó)內(nèi)，政策層面大力推動(dòng)虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。2022年1月，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》指出，要堅(jiān)持知行合一、工學(xué)結(jié)合，滿意“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”進(jìn)展需求，推動(dòng)虛擬工廠等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間建設(shè)和普遍應(yīng)用。2022年2月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》提出，要加快信息化時(shí)代教育變革，建設(shè)智能化校內(nèi)，利用現(xiàn)代化技術(shù)推動(dòng)人才培育模式改革。2022年9月，教育部等九部門印發(fā)的《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)方案(2022-2023年)》，推動(dòng)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，提升職業(yè)教育信息化建設(shè)水平。當(dāng)前，虛擬仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，推動(dòng)各行業(yè)構(gòu)建開創(chuàng)進(jìn)展新業(yè)態(tài)。

二、智能制造專業(yè)群人才培育的重要性及實(shí)訓(xùn)現(xiàn)狀

(一)智能制造專業(yè)群人才培育的重要性

頂層設(shè)計(jì)為智能制造專業(yè)群進(jìn)展指明方向

國(guó)家戰(zhàn)略進(jìn)展方向和政策支持對(duì)專業(yè)群進(jìn)展至關(guān)重要。國(guó)務(wù)院印發(fā)的《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》明確高等職業(yè)學(xué)校要培育服務(wù)區(qū)域進(jìn)展的高素養(yǎng)技術(shù)技能人才，重點(diǎn)服務(wù)企業(yè)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品升級(jí)等。“十四五”規(guī)劃提出促進(jìn)數(shù)字技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。《聊城市“十四五”科技創(chuàng)新規(guī)劃》指出要推動(dòng)裝備制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型，進(jìn)展相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。這些國(guó)家和區(qū)域的頂層設(shè)計(jì)，為智能制造專業(yè)群的可持續(xù)進(jìn)展指明白清楚的方向。

產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型為智能制造專業(yè)群進(jìn)展制造契機(jī)

我國(guó)政策著力進(jìn)展智能裝備和智能產(chǎn)品，并在十大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)で笸黄??！渡綎|省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換重大工程實(shí)施規(guī)劃》要求改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，進(jìn)展高端裝備制造業(yè)。數(shù)字智能技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度融合是將來趨勢(shì)，能提升生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)制造業(yè)企業(yè)總量突破600萬家，將來10年或20年，至少20%的企業(yè)要轉(zhuǎn)型自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)。人社部2022年7月發(fā)布的其次季度最缺工的100個(gè)職業(yè)排行顯示，超四成緊缺職業(yè)屬于生產(chǎn)制造領(lǐng)域技術(shù)技能人才，估計(jì)到2025年，我國(guó)制造業(yè)10大重點(diǎn)領(lǐng)域人才需求缺口達(dá)3000萬。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型為智能制造專業(yè)群進(jìn)展制造了良好契機(jī)。

人才需求為智能制造專業(yè)群布局帶來挑戰(zhàn)

隨著裝備制造業(yè)向精密化、智能化、集成化進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)鏈延長(zhǎng)，相關(guān)工作崗位和內(nèi)容發(fā)生重大變革，人才需求高端化。修理、維護(hù)和維保等崗位對(duì)專業(yè)綜合性要求持續(xù)提升，但專業(yè)之間融合度不高，培育的專業(yè)人才難以滿意裝備制造領(lǐng)域智能化升級(jí)的簡(jiǎn)單需求，給專業(yè)群整合進(jìn)展帶來挑戰(zhàn)。專業(yè)群急需整合師資隊(duì)伍、優(yōu)化平臺(tái)建設(shè)、創(chuàng)新教學(xué)模式和完善人才培育體系，以培育符合社會(huì)需求的復(fù)合型技術(shù)技能人才。

(二)智能制造專業(yè)群的實(shí)訓(xùn)痛點(diǎn)及解決方法

實(shí)訓(xùn)痛點(diǎn)

實(shí)訓(xùn)設(shè)備與場(chǎng)地不足：智能制造需要大量先進(jìn)設(shè)備與場(chǎng)地，包括車間、實(shí)訓(xùn)室、展現(xiàn)廳等，這涉及場(chǎng)地費(fèi)、裝修費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)等。很多學(xué)校因資金、場(chǎng)地等緣由，難以滿意實(shí)訓(xùn)需求。

實(shí)訓(xùn)成本昂揚(yáng)：實(shí)訓(xùn)成本主要源于智能制造設(shè)備的購(gòu)置、維護(hù)與更新。智能制造涉及眾多高端設(shè)備，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線、3D打印機(jī)等，這些設(shè)備價(jià)格昂貴且技術(shù)更新快速。高端設(shè)備不僅購(gòu)置成本高，日常維護(hù)和保養(yǎng)也需大量資金，包括定期檢修、保養(yǎng)和易損件更換等。同時(shí)，在一些課程實(shí)訓(xùn)中，同學(xué)需使用大量耗材，如原材料、刀具、夾具和量具等，進(jìn)一步增加了實(shí)訓(xùn)成本。

實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與實(shí)際需求脫節(jié)：一方面，智能制造技術(shù)進(jìn)展快速，新技術(shù)、新工藝、新材料不斷涌現(xiàn)，老師需不斷更新實(shí)訓(xùn)內(nèi)容;另一方面，學(xué)校實(shí)訓(xùn)環(huán)境往往是模擬或簡(jiǎn)化的生產(chǎn)環(huán)境，無法完全模擬企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)場(chǎng)景。由于制造類實(shí)訓(xùn)設(shè)備成本高且更新迭代快，學(xué)校設(shè)備和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容常滯后，難以匹配企業(yè)實(shí)際需求。

存在潛在危急性的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)：智能制造專業(yè)群教學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容涉及機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)化掌握系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人和自動(dòng)化生產(chǎn)線等機(jī)械設(shè)備操作中，即便實(shí)行規(guī)范操作和穿戴防護(hù)設(shè)備等措施，仍可能因同學(xué)閱歷不足、操作不嫻熟或設(shè)備故障等導(dǎo)致?lián)p害事故。在自動(dòng)化掌握系統(tǒng)編程與調(diào)試過程中，可能因程序錯(cuò)誤或操作不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備失控或損壞，引發(fā)平安事故。在電氣系統(tǒng)維護(hù)與檢修中，同學(xué)接觸高壓電源和電線電纜等設(shè)備，可能因設(shè)備老化或操作不當(dāng)導(dǎo)致觸電或火災(zāi)等事故?？偟膩碚f，智能制造相關(guān)專業(yè)普遍存在“高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高損耗、難實(shí)施、難觀摩、難再現(xiàn)”的問題。

解決方法

加強(qiáng)校企合作：高校與企業(yè)建立深度合作關(guān)系，針對(duì)制造產(chǎn)業(yè)中智能制造現(xiàn)場(chǎng)工程師等急需崗位，共建以高層次學(xué)徒制培育為主的現(xiàn)場(chǎng)工程師學(xué)院。全面落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，制定現(xiàn)場(chǎng)工程師培育標(biāo)準(zhǔn)，緊密對(duì)接制造領(lǐng)域高端化、數(shù)字化、智能化和綠色化進(jìn)展需求，整合校企資源，提升實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的有用性與時(shí)效性。以體制機(jī)制建設(shè)為基礎(chǔ)，以人才培育為核心，以師資隊(duì)伍建設(shè)為保障，以課崗適配為抓手，為智能制造領(lǐng)域緊缺技術(shù)技能人才培育供應(yīng)支持。

爭(zhēng)取政府和行業(yè)支持：高校通過項(xiàng)目樂觀獵取專項(xiàng)資金和技術(shù)投入，充分發(fā)揮項(xiàng)目的多功能價(jià)值，獲得多重效益，達(dá)到多用途目標(biāo)。對(duì)標(biāo)國(guó)家職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，深化調(diào)研，對(duì)標(biāo)行業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)線、工藝流程、設(shè)備選型等，提高實(shí)訓(xùn)設(shè)備與場(chǎng)地的數(shù)量和質(zhì)量。

應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)：專業(yè)群結(jié)合自身專業(yè)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等新一代信息技術(shù)，推廣虛擬仿真技術(shù)，降低實(shí)訓(xùn)成本，提高實(shí)訓(xùn)效果。深化“三教改革”，以課程體系建設(shè)為抓手，改革課程資源建設(shè)模式和實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式，開發(fā)包含標(biāo)準(zhǔn)、課程、教材、培訓(xùn)包和證書等資源的虛擬仿真開放性資源庫(kù)，拓寬人才培育路徑，提高人才培育質(zhì)量。

三、虛擬仿真技術(shù)在智能制造專業(yè)群人才培育中的應(yīng)用

(一)構(gòu)建“全鏈條進(jìn)階式教學(xué)實(shí)訓(xùn)模式”，賦能智能制造專業(yè)群教育教學(xué)改革

高校堅(jiān)持針對(duì)性、應(yīng)用型、系統(tǒng)性、共享型有機(jī)結(jié)合的原則，基于智能制造專業(yè)群課程體系，構(gòu)建“專業(yè)學(xué)問可視化教學(xué)-互動(dòng)探究-虛擬仿真實(shí)操-虛實(shí)結(jié)合實(shí)操-真機(jī)實(shí)訓(xùn)”全鏈條進(jìn)階式教學(xué)實(shí)訓(xùn)模式。該模式實(shí)訓(xùn)目標(biāo)層層遞進(jìn)，符合同學(xué)認(rèn)知規(guī)律。高校交互使用豐富的虛擬仿真資源，將課程思政掩蓋全過程，利用智能導(dǎo)學(xué)、智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)跟蹤服務(wù)，逐步提高同學(xué)(學(xué)員)的實(shí)踐力量，提升教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。虛擬仿真技術(shù)通過模擬真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境和工藝流程，使同學(xué)能在無物理設(shè)備狀況下進(jìn)行操作練習(xí)和技能訓(xùn)練，提高教學(xué)平安性和可及性;創(chuàng)新“全流程三融合”教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)“立德目標(biāo)與強(qiáng)技目標(biāo)”“同學(xué)身份與學(xué)徒身份”“學(xué)習(xí)項(xiàng)目與生產(chǎn)任務(wù)”的緊密融合。

以“機(jī)床電氣掌握技術(shù)”課程為例，該課程采納企業(yè)典型安裝調(diào)試與檢修案例教學(xué)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了平安管理、車床、銑床、磨床等教學(xué)任務(wù)，利用“知、引、識(shí)、析、練、檢、評(píng)、拓”環(huán)節(jié)進(jìn)行學(xué)問傳授和技能訓(xùn)練，實(shí)施理實(shí)一體化教學(xué)，借助微課、仿真模擬軟件、YL-JCZ型四合一機(jī)床電氣實(shí)訓(xùn)考核裝置等資源幫助教學(xué)。但該課程存在設(shè)備占用物理空間大、電氣元件易損耗難更換、實(shí)際操作有平安風(fēng)險(xiǎn)等問題。隨著虛擬仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用，課程可采納“軟件虛擬仿真-硬件工藝實(shí)訓(xùn)”的實(shí)訓(xùn)模式。同學(xué)先通過軟件再現(xiàn)修理電工實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，模擬故障現(xiàn)象及檢測(cè)過程，真實(shí)模擬練習(xí)機(jī)床操作、排查故障、理解機(jī)床電氣線路圖。階段測(cè)試通過后，再進(jìn)行硬件工藝實(shí)訓(xùn)，訓(xùn)練設(shè)備認(rèn)知和動(dòng)手實(shí)操力量。

(二)建設(shè)“育訓(xùn)產(chǎn)結(jié)合，力量遞進(jìn)”智能制造實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，優(yōu)化教學(xué)資源

高校以智能裝備與工業(yè)4.0“智能制造”理念和內(nèi)涵為動(dòng)身點(diǎn)，綜合運(yùn)用現(xiàn)代工業(yè)仿真技術(shù)和多媒體數(shù)字技術(shù)，遵循“四個(gè)一體化”原則，即理論教學(xué)與實(shí)踐操作一體化，虛擬仿真和真實(shí)環(huán)境一體化，課程軟件與實(shí)訓(xùn)硬件一體化，教學(xué)過程與教學(xué)管理一體化，科學(xué)合理規(guī)劃實(shí)訓(xùn)基地，構(gòu)建由“半沉醉式/沉醉式MR認(rèn)知實(shí)訓(xùn)-沉醉式VR/AR實(shí)訓(xùn)-桌面式VR仿真實(shí)訓(xùn)-虛實(shí)結(jié)合實(shí)訓(xùn)-真機(jī)實(shí)訓(xùn)”組成的“育訓(xùn)產(chǎn)結(jié)合、力量遞進(jìn)”實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。通過構(gòu)建“課程項(xiàng)目小流程+課程模塊中流程+專業(yè)項(xiàng)目大流程+專業(yè)群項(xiàng)目全流程”的全流程項(xiàng)目貫穿的課程體系，讓同學(xué)在不同學(xué)習(xí)階段接觸與實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境相像的模擬場(chǎng)景。同學(xué)通過模擬環(huán)境的漸進(jìn)式訓(xùn)練，系統(tǒng)把握從基礎(chǔ)操作到簡(jiǎn)單任務(wù)的全流程技能體系，更好地理解和把握智能制造的核心概念和技術(shù)。

同步構(gòu)建沉醉式、交互式、智能化的教學(xué)資源體系。圍繞“資源動(dòng)態(tài)化、資源有用化”的開發(fā)原則，打造包含立體化教材、多媒體課件、教學(xué)視頻、動(dòng)畫素材、習(xí)題庫(kù)、試題庫(kù)、系列參考書及幫助教材在內(nèi)的綜合性教學(xué)資源包?；诠蚕硇头抡鎸?shí)訓(xùn)管理平臺(tái)，開發(fā)模塊化學(xué)習(xí)項(xiàng)目，構(gòu)建高效的智能制造專業(yè)課程教學(xué)空間。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源面對(duì)在校同學(xué)與企業(yè)員工開放共享，最終建成“資源豐富、互動(dòng)性強(qiáng)、開放共享”的智能制造專業(yè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)空間。

(三)多元化推動(dòng)開放式共享仿真實(shí)訓(xùn)管理平臺(tái)建設(shè)

深化開放協(xié)同、多元融合的合作機(jī)制

在平臺(tái)建設(shè)中推動(dòng)實(shí)訓(xùn)資源共享，創(chuàng)建開放的實(shí)訓(xùn)資源生態(tài)，吸納行業(yè)、企業(yè)、院校的資源，實(shí)現(xiàn)多元合作，突破時(shí)間和空間限制，營(yíng)造在線、開放的教育資源，共建共享。共建虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地和共同開發(fā)虛擬資源，加強(qiáng)校企聯(lián)系，使同學(xué)接觸最新工業(yè)技術(shù)和設(shè)備，促進(jìn)專業(yè)群與產(chǎn)業(yè)鏈的動(dòng)態(tài)耦合。同時(shí)，企業(yè)參加教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，提高教學(xué)內(nèi)容有用性，增加人才培育針對(duì)性。

強(qiáng)化教學(xué)功能，創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理機(jī)制

以專業(yè)群為基本單元，構(gòu)建在線教學(xué)資源共享平臺(tái)，集成隨堂測(cè)驗(yàn)自動(dòng)生成、學(xué)習(xí)報(bào)告實(shí)時(shí)反饋、直播錄播雙模教學(xué)等功能模塊，強(qiáng)化師生教學(xué)互動(dòng)。平臺(tái)支持全流程在線教學(xué)管理，涵蓋備課授課、實(shí)訓(xùn)試驗(yàn)、答疑輔導(dǎo)、作業(yè)批改、在線測(cè)試及智能考勤等環(huán)節(jié)，并建立基于“螺旋遞進(jìn)”原則的進(jìn)展性評(píng)價(jià)體系。該體系通過模擬考核與實(shí)操考核有機(jī)結(jié)合，既契合同學(xué)認(rèn)知進(jìn)展規(guī)律，又能全面評(píng)估同學(xué)專業(yè)力量與綜合素養(yǎng)。建立一套完整的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地管理制度，基地由多方共享共建、共同開發(fā)，政府供應(yīng)政策保障，行業(yè)制定工藝標(biāo)準(zhǔn)，院校供應(yīng)專業(yè)學(xué)科內(nèi)容和基地建設(shè)內(nèi)容，企業(yè)供應(yīng)技術(shù)支持、技術(shù)服務(wù)并幫助院校進(jìn)行基地管理、人員培訓(xùn)等。

促進(jìn)資源共享

加強(qiáng)校際、區(qū)域之間的合作互助，統(tǒng)籌設(shè)備、技術(shù)資源，充分利用有限資源，提高虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地水平，并進(jìn)行資源共享，削減重復(fù)投資，提高實(shí)訓(xùn)基地資源使用率和增加效益。

四、總結(jié)

在新時(shí)代背景下，智能制造專業(yè)群人才培育的需求和規(guī)格持續(xù)提升。虛擬仿真技術(shù)在智能制造專業(yè)群人才培育中具有重要作用，通過構(gòu)建全鏈條進(jìn)階式教學(xué)實(shí)訓(xùn)模式、建設(shè)育訓(xùn)產(chǎn)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系以及推動(dòng)開放式共享仿真實(shí)訓(xùn)管理平臺(tái)建設(shè)等多方面應(yīng)用，為解決傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)痛點(diǎn)、提升教學(xué)質(zhì)量、培育符合行業(yè)需求的復(fù)合型技術(shù)技能人才供應(yīng)了有效途徑。高校應(yīng)以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，以立德樹人為根本，將虛擬仿真技術(shù)貫穿人才培育全過程，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式和手段，為裝備制造產(chǎn)業(yè)“數(shù)字化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化”轉(zhuǎn)型升級(jí)培育懂設(shè)計(jì)、精制造、擅操作、會(huì)維護(hù)的智能制造復(fù)合型高素養(yǎng)技術(shù)技能