工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用高技能人才培養(yǎng)的實(shí)踐

陶維友

(廣東省國防科技技師學(xué)院,廣東廣州 510515)

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用高技能人才培養(yǎng)的實(shí)踐

陶維友

(廣東省國防科技技師學(xué)院,廣東廣州 510515)

工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化、數(shù)字化裝備,是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。隨著工業(yè)機(jī)器人在我國的快速推進(jìn)和廣泛使用,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用高技能人才的缺乏突顯出來。如何培養(yǎng)這項(xiàng)具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高新技術(shù)領(lǐng)域的高技能人才,已成為技工院校面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。為探索這方面人才的培養(yǎng)和培訓(xùn),筆者所在學(xué)校幾年來做了大量的努力和嘗試,積累了一些經(jīng)驗(yàn),也取得了較為顯著的成效。

工業(yè)機(jī)器人 高技能人才 培養(yǎng) 實(shí)踐

Industrial robots are the most typical mechatronics,digital equipment,is the foundation of modern manufacturing equipment.With industrial robots in our rapidly advancing and widespread use,industrial robotics applications of highly skilled personnel lack the fore.How to train the highly skilled professionals looking,strategic high-tech fields,has become a new challenge and opportunities facing institutions mechanic.In order to explore this aspect of talent development and training,the school where I work and try a lot over the years,and accumulated some experience,but also made a more significant results.

Industrial robots Highly skilled personnel Raining Practice

1 工業(yè)機(jī)器人概述

工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化、數(shù)字化裝備，是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍廣。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。其最顯著的特點(diǎn)如下。

可編程：工業(yè)機(jī)器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用。

擬人化：工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分；在控制上有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。智能化工業(yè)機(jī)器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。

通用性：一般工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時(shí)具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機(jī)器人手部末端操作器便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。

2 工業(yè)機(jī)器人在國內(nèi)外的應(yīng)用概況

工業(yè)機(jī)器人作為現(xiàn)代制造業(yè)主要的自動(dòng)化裝備，已廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、電子信息、家電、化工等行業(yè)(圖表1)；進(jìn)行焊接、裝配、搬運(yùn)、加工、噴涂、碼垛、鑄造等復(fù)雜作業(yè)(圖表2)。其中焊接領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人占工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用總量的40%以上(圖表2)。全球諸多國家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐表明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

中國是制造業(yè)大國，隨著人力成本的增加，以機(jī)器人為主導(dǎo)的自動(dòng)化設(shè)備越來越受歡迎；隨著我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，工業(yè)機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)強(qiáng)有力的技術(shù)手段。據(jù)專家預(yù)測，中國到2014年將將成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)國。預(yù)計(jì)到2015年，中國機(jī)器人市場需求量將達(dá)3.5萬臺(tái)，占全球總量的16.9%，成為規(guī)模最大的機(jī)器人市場。未來3年中國工業(yè)機(jī)器人市場復(fù)合增速可達(dá)30%。

3 國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用型人才的情況

隨著工業(yè)機(jī)器人在我國的快速推進(jìn)和廣泛使用，制約其推廣使用的瓶頸突顯出來，即國內(nèi)在這方面的人才儲(chǔ)備卻幾乎為零，許多企業(yè)因?yàn)檎也坏竭@方面相關(guān)人才，只能選擇推遲或者放棄工業(yè)機(jī)器人的使用。目前，處于生產(chǎn)一線的各種工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的人才據(jù)調(diào)研主要有二個(gè)來源：一是大學(xué)、高職和技工院校的機(jī)電一體化或數(shù)控技術(shù)應(yīng)用等專業(yè)的畢業(yè)生，他們具有不同程度的英語、計(jì)算機(jī)、機(jī)械和電氣基礎(chǔ)理論知識(shí)和一定的動(dòng)手能力，但缺少學(xué)校難以提供的工藝經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，由于學(xué)校教育的專業(yè)課程分工過窄，這些人仍然難以滿足企業(yè)對(duì)機(jī)器人具體應(yīng)用技術(shù)等復(fù)合型人才的要求。另一來源就是從企業(yè)現(xiàn)有員工中挑選人員參加不同層次的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用中、短期培訓(xùn)，以適應(yīng)企業(yè)對(duì)該類應(yīng)用型人才的急需，這些人員一般具有企業(yè)所需的工藝背景，有比較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是他們大部分也是傳統(tǒng)的機(jī)、電類專業(yè)的畢業(yè)生，對(duì)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制類的知識(shí)知之較少，特別是對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)和應(yīng)用集成系統(tǒng)不太了解。

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用型高技能人才的嚴(yán)重缺乏，制約著工業(yè)機(jī)器人在我國快速和有效的推廣應(yīng)用，培養(yǎng)這方面的高技能人才迫在眉睫。為探索這方面人才的培養(yǎng)和培訓(xùn)，筆者所在學(xué)校幾年來做了大量的努力和嘗試，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，也取得了較為顯著的成效。

4 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用型高技能人才的培養(yǎng)

4.1 做好專業(yè)建設(shè)開發(fā)

專業(yè)建設(shè)開發(fā)水平?jīng)Q定著人才培養(yǎng)的格局與辦學(xué)水平，必須主動(dòng)適應(yīng)職業(yè)教育發(fā)展的新形勢和我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)專業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，更好的服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展。

(1)立足學(xué)校自身專業(yè)優(yōu)勢。由于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)中尖端自動(dòng)化技術(shù)高度集成體現(xiàn)。因此，一個(gè)學(xué)校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的開設(shè)必須有機(jī)電一體化和自動(dòng)控制方面專業(yè)作為支撐，專業(yè)的具體應(yīng)用也必須有相應(yīng)的專業(yè)與之相對(duì)應(yīng)。電氣自動(dòng)化專業(yè)和焊接專業(yè)是我校的傳統(tǒng)優(yōu)勢專業(yè)，開設(shè)時(shí)間久，具備良好的師資和設(shè)備設(shè)施基礎(chǔ)，因此，開設(shè)工業(yè)機(jī)器人焊接專業(yè)對(duì)我校來說優(yōu)勢明顯，既可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施和師資資源的共享和快速轉(zhuǎn)化，節(jié)省人力和物力的投入，又可加快專業(yè)的開發(fā)建設(shè)步伐，縮短開發(fā)建設(shè)時(shí)間。

(2)進(jìn)行充分的市場調(diào)研。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，從國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用來看，汽車、電子工業(yè)仍是主要的應(yīng)用領(lǐng)域；搬運(yùn)、裝配等機(jī)器人的應(yīng)用也呈逐年增長的趨勢；近年，在機(jī)床業(yè)的應(yīng)用也出現(xiàn)突飛猛進(jìn)之勢；軍事、精細(xì)外科和危險(xiǎn)作業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用也將逐步展開。不同地區(qū)由于工業(yè)發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)不同，對(duì)工業(yè)機(jī)器人具體的應(yīng)用也不一樣。因此，專業(yè)開發(fā)必須進(jìn)行充分的市場調(diào)研，了解當(dāng)?shù)毓I(yè)機(jī)器人應(yīng)用的主要領(lǐng)域及應(yīng)用趨勢，了解各應(yīng)用崗位所需要的職業(yè)要求和技能特點(diǎn)，才能找到專業(yè)的切入點(diǎn)，突破點(diǎn)。

筆者所在學(xué)校地處廣州，開辦本專業(yè)前，對(duì)本地區(qū)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)行了充分的調(diào)研，了解到：①廣州地區(qū)汽車工業(yè)發(fā)達(dá)(北有東風(fēng)日產(chǎn)、南有廣汽豐田，東有廣汽本田、西有一汽大眾)，物流業(yè)也十分發(fā)達(dá)，焊接機(jī)器人和搬運(yùn)碼垛機(jī)器人被廣泛應(yīng)用；②汽車總裝廠的焊接主要以點(diǎn)焊為主，汽車零部件廠則以弧焊為主；③合資或獨(dú)資企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的品牌有一定的選擇性：本國品牌工業(yè)機(jī)器人是首選。④被調(diào)研企業(yè)對(duì)這方面的人才需求情況；⑤企業(yè)的規(guī)模和自動(dòng)化水平高低與崗位技能的關(guān)系：規(guī)模較小、自動(dòng)化程度較低的企業(yè)，對(duì)這方面人才的要求較高—“全加?！保蛔詣?dòng)化程度高、規(guī)模較大的企業(yè)，由于分工精細(xì)明確，對(duì)這方面人才的要求是“專且精”……。這些調(diào)研結(jié)果對(duì)專業(yè)方向的確定、課程的設(shè)置提供了現(xiàn)實(shí)、科學(xué)的依據(jù)。

(3)做好校企合作這篇大文章。學(xué)校與企業(yè)的緊密合作符合技工教育發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，有利于促進(jìn)技工教育健康發(fā)展，通過開展緊密的校企合作，實(shí)現(xiàn)校企雙方信息、資源的共享和互補(bǔ)，達(dá)到校企“雙贏”。為做好工業(yè)機(jī)器人焊接專業(yè)的開發(fā)建設(shè)，筆者所在學(xué)校先后與上海ABB工程有限公司，東風(fēng)日產(chǎn)乘用車有限公司、廣汽本田汽車有限公司、珠海固得自動(dòng)化焊接設(shè)備有限公司等企業(yè)進(jìn)行了合作，合作企業(yè)貫穿整個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈：生產(chǎn)商、集成商、用戶。合作企業(yè)在市場調(diào)研、師資培訓(xùn)、課程設(shè)置、實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)等方面給予了我們很大的支持和幫助，企業(yè)的一些工程技術(shù)人員被聘請(qǐng)為學(xué)校的兼職教師。通過校企合作使我們的專業(yè)開發(fā)、實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)能順利有效的進(jìn)行，避免了走彎路。目前，學(xué)校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)中心已成為上海ABB公司華南地區(qū)的產(chǎn)品推廣和客戶培訓(xùn)中心，東風(fēng)日產(chǎn)公司企業(yè)員工工業(yè)機(jī)器人的培訓(xùn)中心，珠海固得自動(dòng)化焊接設(shè)備有限公司用戶技術(shù)培訓(xùn)中心，真正實(shí)現(xiàn)了校企“雙贏”局面。

圖表1 數(shù)據(jù)來源:睿工業(yè)

圖表2 數(shù)據(jù)來源:睿工業(yè)

圖3 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)專業(yè)群

4.2 創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式

(1)加強(qiáng)一體化師資的培訓(xùn)。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的前沿性、高端性、操作性特點(diǎn)，決定了必須有一支掌握本技術(shù)的一體化師資來充實(shí)教師隊(duì)伍。學(xué)校在專業(yè)建設(shè)開發(fā)中“兵馬未動(dòng)、糧草先行”，先后多次派遣機(jī)電、焊接類教師到上海ABB公司、珠海固得公司、東風(fēng)日產(chǎn)公司參加培訓(xùn)學(xué)習(xí)，也邀請(qǐng)這些公司的工程技術(shù)人員來學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)、講座。通過鼓勵(lì)教師自己解決教學(xué)過程中遇到的各種技術(shù)問題、參與企業(yè)員工的培訓(xùn)工作、兼任ABB公司用戶培訓(xùn)師等方法與手段，促進(jìn)了我們教師的技術(shù)業(yè)務(wù)水平的快速提高，為后期開展教學(xué)和培訓(xùn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

(2)開發(fā)一體化課程。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用作為一項(xiàng)高新技術(shù)專業(yè)，其技術(shù)性和應(yīng)用性的特點(diǎn)決定培養(yǎng)模式必須創(chuàng)新，必須以促進(jìn)學(xué)生就業(yè)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位能力為目標(biāo)，打破傳統(tǒng)的學(xué)科課程模式。

為做好工業(yè)機(jī)器人焊接專業(yè)的一體化課程開發(fā)，學(xué)校邀請(qǐng)合作企業(yè)的人力資源專家和工程技術(shù)人員共同參與，成立課程開發(fā)團(tuán)隊(duì)，開發(fā)基于工作過程的一體化課程。

①確定課程目標(biāo)。通過分析工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用職業(yè)崗位(群)中操作技術(shù)工人、維修技術(shù)人員及程序開發(fā)工程師的工作任務(wù)和任職所需的專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力，并以此確定課程目標(biāo)。本專業(yè)課程的特定工作情境為焊接機(jī)器人一線操作工和維修工，其工作崗位(群)的崗位要求是根據(jù)生產(chǎn)要求選擇焊接材料，設(shè)定焊接參數(shù)，編寫機(jī)器人工作程序，并能根據(jù)樣品調(diào)整焊接參數(shù)，修改焊接程序，能對(duì)工業(yè)機(jī)器人和外圍設(shè)備進(jìn)行日常的維護(hù)保養(yǎng)工作；能對(duì)普通的電氣故障進(jìn)行檢測和維修。

②確定課程內(nèi)容。通過廣泛的網(wǎng)絡(luò)調(diào)研、企業(yè)實(shí)地調(diào)研，與合作企業(yè)專家研討，對(duì)專業(yè)課程分為鉗工與鈑金、手工焊作業(yè)、自動(dòng)化控制和機(jī)器人焊接四大部分，確定具體的課程內(nèi)容。先后與ABB公司合作編制了《工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)編程與實(shí)訓(xùn)》，以具體的企業(yè)案例和項(xiàng)目為載體編制了《工業(yè)機(jī)器人焊接典型案例實(shí)訓(xùn)》等校本教材，知識(shí)全面適度、技術(shù)先進(jìn)；設(shè)計(jì)開發(fā)《電氣部分一體化工作頁》，《鉗工鈑金部分一體化工作頁》《手工焊部分一體化工作頁》、《機(jī)器人焊接部分一體化工作頁》，開發(fā)了工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)操作示教視頻以及基礎(chǔ)操作與焊接操作教學(xué)多媒體課件。

③實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化。在教學(xué)的實(shí)施過程中，將教學(xué)過程與工作過程融為一體，教師與工程師融為一體，學(xué)生與員工融為一體，理論教材與實(shí)訓(xùn)教材融為一體，教學(xué)環(huán)境與工作環(huán)境融為一體。由此形成融知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和生產(chǎn)服務(wù)于一體的“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式。

4.3 以開放性和共享性的思維做好一體化實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)

在建設(shè)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室的過程中，按照“一次規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則。從工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域——機(jī)器人焊接技術(shù)為切入點(diǎn)、突破口，構(gòu)建培養(yǎng)培訓(xùn)工業(yè)機(jī)器人焊接技術(shù)的高技能公共實(shí)訓(xùn)、職業(yè)研發(fā)平臺(tái)。夯實(shí)平臺(tái)，以點(diǎn)帶面，逐步開發(fā)機(jī)器人其他的應(yīng)用領(lǐng)域，逐步形成一個(gè)以工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用為核心的專業(yè)群。(圖3)

第一期已經(jīng)建設(shè)了四個(gè)實(shí)訓(xùn)室：“焊接基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室”“工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)操作與應(yīng)用開發(fā)實(shí)訓(xùn)室”，“工業(yè)機(jī)器人模擬仿真實(shí)訓(xùn)室”、“工業(yè)機(jī)器人焊接實(shí)訓(xùn)室”；配置了一批處于世界領(lǐng)先水平的ABB、FUNAC工業(yè)機(jī)器人和ABB模擬仿真軟件(50套)以及福尼斯焊接設(shè)備；同時(shí)，按照一體化教學(xué)的要求進(jìn)行實(shí)訓(xùn)室的設(shè)計(jì)和布局：安排有教學(xué)區(qū)、實(shí)訓(xùn)區(qū)、討論區(qū)；按照企業(yè)的6S工作要求和氛圍對(duì)實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行了美化布置。按照學(xué)校規(guī)劃，我們第二期工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)碼垛、分揀包裝實(shí)訓(xùn)室建設(shè)也在積極的籌備之中。

4.4 積極開展企業(yè)員工培訓(xùn)

企業(yè)和社會(huì)對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用型人才的迫切需求，為開展企業(yè)員工培訓(xùn)提供了巨大的市場空間。利用學(xué)校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)中心這個(gè)先進(jìn)平臺(tái)，通過與ABB公司合作，按照企業(yè)培訓(xùn)需要和要求，我們設(shè)置了短期、中期的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)課程。

兩年來學(xué)校先后為東風(fēng)日產(chǎn)、安利紐崔萊等十多家企業(yè)的工程技術(shù)人員進(jìn)行了培訓(xùn)，培訓(xùn)人數(shù)將近200人，對(duì)培訓(xùn)合格者頒發(fā)由學(xué)校和ABB公司共同認(rèn)證的課程證書，獲得了企業(yè)社會(huì)的一致好評(píng)。通過這些培訓(xùn)，不僅解決企業(yè)的燃眉之急，促進(jìn)學(xué)校教師隊(duì)伍業(yè)務(wù)和技術(shù)水平的提高、推進(jìn)工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，同時(shí)也促進(jìn)校企的深度融合，構(gòu)建校企合作的“立交橋”。

5 結(jié)語

幾年來，學(xué)校對(duì)于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)開發(fā)和高技能人才的培養(yǎng)做了不懈的努力，該專業(yè)正不斷成長壯大，且日趨成熟。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用屬高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)，隨著技術(shù)的發(fā)展，需要在實(shí)踐中不斷的創(chuàng)新：根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，按照企業(yè)所需人才的要求，及時(shí)更新該專業(yè)高技能人才的培養(yǎng)模式和教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)，教師的業(yè)務(wù)和技術(shù)水平也要緊跟先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的步伐，與時(shí)俱進(jìn)，不斷提高，只有這樣，才能為企業(yè)、為社會(huì)培養(yǎng)出更多的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的高技能人才。

[1]我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢.中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng).http://www.cinic.org.cn/site951/jdpd/2013-07-24/667927.shtml

[2]我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展及趨勢.中華工控網(wǎng)http://www.gkong.com/item/news/2012/09/69138.Html#.

[3]葉暉.工業(yè)機(jī)器人實(shí)操與應(yīng)用技巧[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[4]葉暉.工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用案例精析[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.