機器人焊接技術(shù)課程在職業(yè)院校中的建設(shè)探索

朱宏志

摘 要：焊接技術(shù)應用專業(yè)是筆者學校在國家中等職業(yè)教育改革發(fā)展示范校建設(shè)項目工作中的建設(shè)專業(yè)之一。筆者學校在焊接專業(yè)建設(shè)的方向、內(nèi)涵、人才培養(yǎng)方案和課程體系改革等方面進行了廣泛調(diào)研，深入研究，確立了機器人焊接技術(shù)的應用是社會發(fā)展的需要，機器人焊接技術(shù)人才的培養(yǎng)是行業(yè)企業(yè)進步的需求，機器人焊接技術(shù)底蘊的積累是中國制造2025建設(shè)的基礎(chǔ)工作之一。本文就機器人焊接技術(shù)課程在職業(yè)院校中的建設(shè)進行探討。

關(guān)鍵詞：機器人焊接技術(shù) 課程建設(shè) 人才培養(yǎng) 中職教育

焊接作為制造業(yè)的基礎(chǔ)工藝與技術(shù)，在20世紀為工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展作出了重要的貢獻。在航空航天、核能利用、海洋鉆探、高層建筑等各個領(lǐng)域，都離不開焊接技術(shù)的制造手段。

一、焊接機器人發(fā)展的狀況與需求

焊接制造工藝由于其工藝的復雜性、勞動強度、產(chǎn)品質(zhì)量、批量等要求，使得焊接工藝對于自動化、智能化的要求極為迫切，實現(xiàn)機器人焊接代替人工操作就越來越成為理想的目標。

工業(yè)機器人全面進入中國制造的各個領(lǐng)域。2015年，國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》行動綱領(lǐng)，明確提出要發(fā)展高端數(shù)控機床及機器人等創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)，目標在2016～2020年中國工業(yè)機器人年復合增長率達到15%。預計到2020年，我國機器人銷售量將達到15萬臺，總保有量將達到80萬臺。隨著工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)機器人應用與維護技能型人才的需求缺口日益凸顯，迫切需要職業(yè)院校開設(shè)相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)符合市場需求的技能型人才作為支撐。

焊接機器人是工業(yè)機器人大家庭中的望族，在各國工業(yè)機器人應用比例中占總數(shù)的25%～50%。這與筆者學校在國家中等職業(yè)教育改革發(fā)展示范學校建設(shè)工作中的調(diào)研結(jié)果吻合。機器人焊接技術(shù)正在廣泛應用，以適應智能制造、柔性制造、高質(zhì)量制造的需求。但在職業(yè)教育中此類技能型人才的培養(yǎng)還不夠充分，此類人才的社會儲備不夠豐富，底蘊不足，勢必會約束企業(yè)發(fā)展的需求。

二、焊接專業(yè)內(nèi)涵需變化，課程體系建設(shè)有需求

職業(yè)院校傳統(tǒng)的焊接專業(yè)，以熔焊基礎(chǔ)、焊接工藝及焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)理論為基礎(chǔ)，對學生進行以手工操作技能訓練為主線，培養(yǎng)適應當時條件下的焊接制造行業(yè)需求的人才。而今天，在高質(zhì)量制造、降低勞動強度的需求下，一些高自動化程度的設(shè)備，大量投入企業(yè)生產(chǎn)。同時由于一些新材料的不斷普及應用，使焊接專業(yè)對原有的范疇和內(nèi)涵需做出調(diào)整，配套的新型技能需要訓練，以培養(yǎng)出適應全新制造行業(yè)要求的技能型人才。焊接專業(yè)課程體系應適應科技進步及技能發(fā)展要求，進行深層改革，機器人焊接技術(shù)課程建設(shè)就是課程體系改革中的重點工作。

現(xiàn)代的機器人焊接技術(shù)可以通過激光掃描視覺傳感器等裝置及自動控制技術(shù)，進行焊接接頭類型識別和特征參數(shù)提取，通過智能控制技術(shù)，焊接機器人可以進行焊接熔池動態(tài)信息提取、動態(tài)過程的實時智能控制等。南昌大學的尤帥等人在研究狹小的船艙格子間作業(yè)時，利用超聲波傳感器技術(shù)和機器人焊接技術(shù)，解決了焊接初始定位主要靠人力的問題，并發(fā)表了《平面自主移動焊接機器人初始位置檢測定位》的論文，證明傳感器技術(shù)及自動化技術(shù)會使機器人焊接技術(shù)的應用越來越廣泛，越來越智能。在這樣的趨勢下，機器人焊接技術(shù)及人才培養(yǎng)，必須充實到現(xiàn)代職業(yè)院校的焊接技術(shù)應用專業(yè)中來。

職業(yè)院校的教學與企業(yè)生產(chǎn)在技術(shù)和設(shè)備上會有一定的滯后或差距，但在人才培養(yǎng)意識方面不能滯后。職業(yè)院校培養(yǎng)人才除了要與當前企業(yè)需求相符合，也應該在人才培養(yǎng)方案上有一定的前瞻性或?qū)捜荻?，這要通過調(diào)研分析，促進課程體系改革，調(diào)整課程設(shè)置及技能訓練，使職業(yè)院校在人才培養(yǎng)方面有先進性，也為相應專業(yè)建設(shè)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

三、機器人焊接技術(shù)課程的建設(shè)內(nèi)容

圍繞著焊接機器人的編程操作及焊接理論、操作技術(shù)的應用，以實操能力為目標，兼顧多種設(shè)備或機器人聯(lián)合操作的基本能力，調(diào)整課程設(shè)置及訓練。

1.基礎(chǔ)課程

首先做好安全課程的教學。安全課程內(nèi)容包括機器人及外圍設(shè)施連接與特性，它能保證人員和設(shè)備的安全，意義非凡。基礎(chǔ)課程主體為焊接機器人的基本編程操作、離線編程及程序?qū)?焊接數(shù)據(jù)庫設(shè)定，焊接機器人工藝分析等，通過編程把焊接的熔焊理論、實操要領(lǐng)應用在焊接機器人的操作上，實現(xiàn)機器人替代人工。通過基礎(chǔ)課程的學習，學生可以掌握焊接機器人各種坐標系的使用、焊接參數(shù)的設(shè)定。

2.實訓課程建設(shè)

在基礎(chǔ)課程學習的基礎(chǔ)上，教師設(shè)定某些具體項目進行實操訓練，比如各種位置的薄板對接焊接、角焊縫焊接、管板焊接、厚板平板對接多層多道焊等訓練。也可以通過調(diào)研本院校所服務(wù)的地區(qū)、企業(yè)，根據(jù)其生產(chǎn)的技術(shù)特點，設(shè)定特有的典型工作任務(wù)，作為機器人焊接技術(shù)課程的高端或綜合的實訓項目。

機器人的焊接操作是完成人工的焊接操作。不管用什么樣的設(shè)備完成焊接操作，最終目的都要落在焊接效果一定要符合焊接工藝要求上，而不是編程等軌跡設(shè)計的神秘外表上。焊接機器人的自動操作，只是穩(wěn)定了焊接參數(shù)，提高了工藝質(zhì)量。因此，懂焊接工藝的學生操作焊接機器人時，能夠全面衡量機器人焊接的工藝目標，并在其執(zhí)行過程中，對其焊接效果進行評價、檢驗、校正，得到完美的焊接效果，這就是焊接專業(yè)開設(shè)此課程的優(yōu)勢所在。在諸多機器人焊接技術(shù)比賽中，焊接專業(yè)的學生容易獲一等獎，與焊接專業(yè)學生熟悉焊接工藝及操作要領(lǐng)有很大關(guān)系。

3.拓展課程建設(shè)

隨著柔性制造、智能制造和機器人焊接技術(shù)的進步，多機器人協(xié)同操作或焊接機器人與多種設(shè)備協(xié)同生產(chǎn)，已經(jīng)實現(xiàn)。因此有必要設(shè)置控制類課程如PLC編程、傳感器應用等課程的學習和訓練，使學生具備多種機器協(xié)同操作的基本能力。或許五年后的工業(yè)中，機器人編程、PLC編程等知識將非常普及，其操作將成為基本能力，因此像PLC編程這種拓展課程的實踐能力也很重要。

四、教學形式

機器人焊接技術(shù)課程在教學形式上主要采用理實一體教學方式，多采用項目、模塊化教學模式，以一個個可以分解出來的具體的任務(wù)為驅(qū)動，讓學生完成學習任務(wù)，使學生對設(shè)備操作、焊接理論應用能夠有很好理解和記憶，形成操作技能，真正做到做中學。在完成項目任務(wù)過程中，以具體項目來約束、調(diào)用知識的應用，達到知識夠用的目的和評判。在典型工作任務(wù)中，除了達到上述目的，更要強調(diào)學生的主導作用、主體作用，教師或教師組（群）僅僅起到輔導、技術(shù)支持作用。在典型任務(wù)環(huán)節(jié)中，積極發(fā)揮學生的自主能力，使學生學會自主學習方法，養(yǎng)成自主學習習慣，培養(yǎng)終生學習的意識和能力，是行之有效的學生素質(zhì)養(yǎng)成教育的方法。

五、師資的培養(yǎng)

成熟的師資隊伍是機器人焊接技術(shù)課程建設(shè)的雄厚基礎(chǔ)，師資隊伍的培養(yǎng)，從以下幾個方面進行比較有利。

1.積極培訓

到所用品牌機器人的企業(yè)進行專門性技術(shù)培訓，達到相當?shù)募寄芩?在上述基礎(chǔ)上，積極參加國內(nèi)較高水平的機器人培訓班學習，掌握各種品牌機器人使用，使教師的知識和技能既深且廣。

2.企業(yè)實踐

到兩類企業(yè)實踐，一是到所用品牌機器人的企業(yè)實踐，在企業(yè)中不斷地接受培訓，了解所用機器人的技術(shù)進步和設(shè)備更新狀況。筆者學校在2013年和2018年派教師到廣州數(shù)控學習焊接機器人。二是到生產(chǎn)企業(yè)實踐，在實踐中鍛煉實操能力，提高解決問題的綜合水平。

3.積極參與比賽

教師或組織學生，或自身積極參加國內(nèi)甚至國際比賽。通過大賽，促進教師學習，鍛煉自身能力，提高教學水平。

六、校企合作

校企合作是職業(yè)教育，也是機器人焊接技術(shù)課程建設(shè)的點睛之筆。從課程建設(shè)出發(fā)，校企合作目標主要是兩類企業(yè)。一是生產(chǎn)企業(yè)，學校為企業(yè)輸送合用之人，對技術(shù)人員日常培訓提供服務(wù)和幫助，學校從企業(yè)獲得實際操作指導、課程建設(shè)指導，建設(shè)教師保持企業(yè)學習鍛煉的平臺。二是機器人制造企業(yè)。引進焊接機器人設(shè)備，并深化校企合作，推廣機器人制造企業(yè)產(chǎn)品，獲得制造商的技術(shù)支持，創(chuàng)新培養(yǎng)模式，同時提高師資隊伍建設(shè)的質(zhì)量，最終確定適合本院校的機器人焊接技術(shù)課程的教學方案。

七、結(jié)論

第一，職業(yè)院校在人才培養(yǎng)上要緊跟社會需求，符合發(fā)展趨勢，有必要大力發(fā)展焊接機器人技術(shù)，做好人才培養(yǎng)與儲備。

第二，焊接專業(yè)因有理論和實操為基礎(chǔ)，開設(shè)此類課程收獲的實際效果優(yōu)勢明顯。

第三，機器人焊接技術(shù)課程的設(shè)置，發(fā)展了焊接專業(yè)的理念，擴大了社會影響力，吸引了社會的關(guān)注，利于專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)的發(fā)展。

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（作者單位：遼寧省勞動經(jīng)濟學校）