工業(yè)4.0下關(guān)于智能控制課程的探索

葉超　姚文斌　吳雪婷

【摘 要】隨著科技的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人所應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，作為高新技術(shù)的一種，工業(yè)機(jī)器人對未來的自動化生產(chǎn)起著非常重要的作用。在國內(nèi)，已經(jīng)有更多的企業(yè)使用工業(yè)機(jī)器人來代替人工來完成裝配以及篩選等工作了，只是相對應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人的使用人才和維護(hù)人才還屬于稀缺狀態(tài)。作為高職院校，并且擁有智能控制專業(yè)，緊跟“工業(yè)4.0”的步伐為社會培養(yǎng)急需人才。本文通過闡述工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀，討論了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢，根據(jù)發(fā)展趨勢探討了智能控制專業(yè)課程中工業(yè)機(jī)器人方向開設(shè)的必要性，對于課程的建設(shè)作出了一定的分析。

【關(guān)鍵詞】智能控制；工業(yè)機(jī)器人；“工業(yè)4.0”；課程建設(shè)

中圖分類號： TG76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）12-0241-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.113

The Exploration of Intelligent Control Course in Industry 4.0

YE Chao1 YAO Wen-bin1 WU Xue-ting2

（1.Zhejiang Technology Institute of Economics，Hangzhou Zhejiang 310000， China； 3.Hangzhou West Lake Scenic Area National Taxation Bureau，Hangzhou Zhejiang 310000， China）

【Abstract】With the rapid development of science and technology， the field of application of industrial robots is becoming more and more extensive. As a kind of high-tech， industrial robots play an important role in the future of automated production. In China， more companies have used industrial robots instead of labor to complete assembly and screening， but the corresponding use of industrial robots and maintenance personnel are still scarce. As a vocational college， and possessing a smart control specialty， it closely follows the pace of “Industry 4.0” to cultivate talents for the society. This paper discusses the development trend of industrial robots by explaining the status quo of industrial robots， and discusses the necessity of setting direction of industrial robots in the intelligent control specialty course according to the development trend， and makes a certain analysis for the construction of the courses.

【Key words】Intelligent control； Industrial robot； Industry 4.0 Course construction

1 工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀與趨勢

工業(yè)機(jī)器人早在20世紀(jì)60年代已經(jīng)出現(xiàn)，但是我國工業(yè)機(jī)器人化進(jìn)程很慢，直到本世紀(jì)初才開始慢慢普及，與美國、日本等一些工業(yè)化發(fā)達(dá)的國家相比還有很大一段距離。工業(yè)機(jī)器人憑借其高度的自由化、精密化，能完成檢測、規(guī)劃、管理、操作等一系列動作，并且能實(shí)現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本、減少資源消耗和環(huán)境污染，是工業(yè)自動化水平的最高體現(xiàn)。就目前國際形勢而言，德國于近年提出的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略影響了全球的工業(yè)化進(jìn)程，發(fā)達(dá)國家都將“機(jī)器人產(chǎn)業(yè)”作為發(fā)展重點(diǎn)，試圖通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化奪回制造工業(yè)的優(yōu)勢。就國內(nèi)形勢而言，技術(shù)型藍(lán)領(lǐng)稀缺，新畢業(yè)生不愿進(jìn)工廠，同時環(huán)境約束日益趨緊，人口紅利逐漸降低，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型迫在眉睫。

從全球范圍看來，目前汽車行業(yè)的工業(yè)機(jī)器人密度最高。但是近幾年，電子電器行業(yè)的工業(yè)機(jī)器人密度也在逐年增加，且增長速度越來越快。另外一方面，科技的進(jìn)步導(dǎo)致了工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)成本正在逐漸降低，而人力成本逐漸升高，導(dǎo)致越來越多的企業(yè)都逐步采用了工業(yè)機(jī)器人?，F(xiàn)如今，像國內(nèi)的天貓超市、京東、蘇寧，以及國外的亞馬遜和UPS都在其倉庫的分揀系統(tǒng)上采用無人化操作，只需要末端安排工人進(jìn)行裝箱即可完成全部的分揀工作。工業(yè)機(jī)器人代替人工操作，可以使得生產(chǎn)效率提高，錯誤率逐步降低，長期的費(fèi)用也逐步降低，因此，將會由跟多的企業(yè)會逐步采用工業(yè)機(jī)器人代替人力。

我國開設(shè)工業(yè)機(jī)器人課程的高職高專院校從2013年的2所增長到2017年的400所，其發(fā)展速度非常迅猛。但是目前，我國的機(jī)器人教育與西方發(fā)達(dá)國家相比還處于落后狀態(tài)，且距離非常大，整體的教育水平也相對落后。面對工業(yè)機(jī)器人技能型人才的極大需求量，很多高職院校已經(jīng)明白這個問題的嚴(yán)重性，但是在工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)以及課程建設(shè)還處于摸索階段，并沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的教育體系。同樣，對于我校而言，建設(shè)工業(yè)機(jī)器人課程還是一個任重而道遠(yuǎn)的問題。

2 我校智能控制專業(yè)的現(xiàn)狀

在工業(yè)4.0大環(huán)境下，我校的智能控制專業(yè)慢慢發(fā)現(xiàn)一個問題，那就是畢業(yè)生畢業(yè)對口率不高，大部分學(xué)生畢業(yè)后不愿意進(jìn)車間做低層的藍(lán)領(lǐng)工人，認(rèn)為這項(xiàng)工作臟并且工資低，寧愿選擇我愛我家等一些不動產(chǎn)買賣的工作。經(jīng)過對我校智能控制專業(yè)的學(xué)生的談話中發(fā)現(xiàn)，這些學(xué)生在高中時候已經(jīng)學(xué)過大部分大學(xué)課程，因此他們的學(xué)習(xí)積極性很低；其次他們也談到PLC和單片機(jī)等一部分課程的編程部分比較難，不容易吸收該部分的知識，他們更多的意愿是想學(xué)習(xí)操作以及機(jī)械維護(hù)等一些腦力勞動相對少一點(diǎn)的工作。在工業(yè)4.0的環(huán)境下，機(jī)械行業(yè)逐步向智能方面慢慢轉(zhuǎn)變，從事簡單裝配的勞動型藍(lán)領(lǐng)人數(shù)也會逐步減少，減少的藍(lán)領(lǐng)將會由工業(yè)機(jī)器人代替。

工業(yè)機(jī)器人課程是一門涉及學(xué)科很多，并且操作性很強(qiáng)的課程，它的前沿學(xué)科包括了PLC、單片機(jī)、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備維護(hù)等課程，比較我校智能控制專業(yè)課程，這些前沿學(xué)科我校全部擁有，因此開設(shè)工業(yè)機(jī)器人課程對我校智能控制專業(yè)具有非常大的優(yōu)勢。同時我校物流技術(shù)學(xué)院已經(jīng)具有一定的工業(yè)機(jī)器人設(shè)備，但是由于長期的放置，導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞，需要進(jìn)行維修即可以使用。但是這只能夠勉強(qiáng)使用，如果需要把學(xué)生的能力提高的話，還需要購買更多更完整的設(shè)備，因?yàn)樵O(shè)備不足的情況下，培養(yǎng)出來的學(xué)生不會掌握操控工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)，也不會掌握如何去正確的進(jìn)行維護(hù)以及維修。

但是只是學(xué)校學(xué)習(xí)的話有一定的弊端，那就是理論性強(qiáng)，實(shí)際操作性不一定能跟上，本文的觀點(diǎn)是在強(qiáng)調(diào)理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的情況下，輔以校企結(jié)合。這里的企業(yè)指的是工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)或者集成企業(yè)，這類企業(yè)對于工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)、售前和售后都十分了解，這回在學(xué)校和用人單位之間起到橋梁的作用。學(xué)?？梢院推髽I(yè)討論在校期間課程的開設(shè)，而企業(yè)可以根據(jù)學(xué)校的要求安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)。

3 我校工業(yè)機(jī)器人課程的探索

高校培養(yǎng)的工業(yè)機(jī)器人人才是面向研發(fā)型的，而高職院校培養(yǎng)的是具有一定理論的技能型人才，是能進(jìn)行基本操作與保養(yǎng)維護(hù)的技術(shù)工人。然而通過一門工業(yè)機(jī)器人課程的學(xué)習(xí)并不能讓學(xué)生掌握使用和維護(hù)工業(yè)機(jī)器人的全部技能，因此需要根據(jù)培養(yǎng)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 基礎(chǔ)課程

基礎(chǔ)課程主要在于機(jī)械原理、機(jī)械制圖、液壓與氣動等等。通過這幾門課的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械方面的基礎(chǔ)技能以及基礎(chǔ)知識；同時學(xué)習(xí)識圖能力，掌握公差與配合的知識 ；最后需要學(xué)習(xí)液壓與氣動，掌握機(jī)械手的氣動結(jié)構(gòu)與原理。通過這幾門基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)以及工作原理。

3.2 提升課程

提升課程在基礎(chǔ)知識上進(jìn)行提高的部分專業(yè)課，比如有PLC、傳感器、電工電子學(xué)、C語言等等。通過這幾門課的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生掌握PLC編程與硬件搭配知識；其次培養(yǎng)學(xué)生掌握傳感器的基本知識和應(yīng)用；接著培養(yǎng)學(xué)生掌握電路原理，可以分析電路圖；最后就是C語言編程，C語言編程可以作為學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人編程的基礎(chǔ)。通過這幾門課的學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行的電路以及基礎(chǔ)的C語言編程。

3.3 工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程

在掌握基礎(chǔ)課程和提升后開始學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人最簡單的操作，從工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識開始學(xué)習(xí)。從工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)以及原理，再到工業(yè)機(jī)器人如何運(yùn)作，然后學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)以及維修，最后學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的編程。高職院校在工業(yè)機(jī)器人課程上重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)維護(hù)與保養(yǎng)這兩項(xiàng)技能，同時輔以安裝技術(shù)和編程技術(shù)，針對高職院校面向的職業(yè)需求。

在校期間安排學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合，對于工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程不僅僅需要理論教學(xué)，應(yīng)該要把更多的課時放在實(shí)踐操作上，并且學(xué)校可以與企業(yè)合作建立足夠的訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，由企業(yè)安排工程師進(jìn)行指導(dǎo)技能訓(xùn)練。

3.4 工業(yè)機(jī)器人教師素質(zhì)的要求

學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的好壞，與師資力量有很大的關(guān)系，師資力量是培養(yǎng)人才的重要組成部分。教師的能力越高，相對應(yīng)的教學(xué)能力就越高，所以提高我校教師的工業(yè)機(jī)器人方面的教學(xué)水平是迫在眉睫的事情。我?，F(xiàn)在嚴(yán)重缺乏工業(yè)機(jī)器人教師，繼續(xù)引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的高層次人才與實(shí)踐性人才，同時安排我校智能控制專業(yè)教師多去參加工業(yè)機(jī)器人的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，增強(qiáng)自身的能力，同時也提高教學(xué)能力。

4 總結(jié)

在不久的將來，將會有越來越多的企業(yè)用工業(yè)機(jī)器人來代替昂貴的人力，屆時會工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的企業(yè)將會急需擁有工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的安裝人員、保養(yǎng)人員和維修人員。未雨綢繆，我校就智能控制專業(yè)在工業(yè)機(jī)器人方向的課程進(jìn)行深入的探討，并制定了相關(guān)性的課程改變。

工業(yè)機(jī)器人專業(yè)是一門有深度且有廣度的學(xué)科，并且已經(jīng)有很多衍生性的學(xué)科和各類行業(yè)，因而對于高職院校有很大的發(fā)展空間，對于我校智能控制專業(yè)方向也可以結(jié)合工業(yè)機(jī)器人課程，結(jié)合企業(yè)進(jìn)行校企合作，縮短學(xué)校理論知識學(xué)習(xí)的時間，更多的時間安排學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)。我們培養(yǎng)學(xué)生的就職能力為主，讓學(xué)生更快的適應(yīng)技能職業(yè)崗位的技術(shù)水平，能在接下來的職業(yè)生涯中解決各類挑戰(zhàn)和困難，更好的去適應(yīng)社會。

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