校企共建背景下工業(yè)機器人專業(yè)課程建設(shè)研究

林 文

（長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410124）

隨著《中國制造2025》計劃的實施，自動控制與生產(chǎn)技術(shù)受到了極大的重視，工業(yè)機器人在企業(yè)自動化生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)地企業(yè)對工業(yè)機器人技術(shù)人才的需求也日益增大。如何培養(yǎng)應(yīng)用型、技能型、專業(yè)型的技術(shù)人才，也成為高校工業(yè)機器人專業(yè)面臨的重要課題。由于工業(yè)機器人專業(yè)發(fā)展時間比較短，存在對專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀認(rèn)識不足、培養(yǎng)目標(biāo)把握不準(zhǔn)、課程體系設(shè)計不夠科學(xué)等問題，不僅影響了工業(yè)機器人專業(yè)人才質(zhì)量的培養(yǎng)，也不利于校企合作人才的開發(fā)與利用。因此，通過對企業(yè)的需求進(jìn)行調(diào)查分析，從企業(yè)的角度出發(fā)，制定工業(yè)機器人專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，實施校企合作、共同開發(fā)工業(yè)機器人專業(yè)的課程體系，以提高工業(yè)機器人專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

一、工業(yè)機器人專業(yè)人才在企業(yè)生產(chǎn)中的崗位分析

設(shè)計工業(yè)機器人專業(yè)的課程體系，要綜合對企業(yè)的需求進(jìn)行分析，認(rèn)真調(diào)查工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈中的各個崗位的需求，然后與學(xué)校的人才培養(yǎng)方案結(jié)合在一起，實施校企合作人才培養(yǎng)機制，通過校企共建工業(yè)機器人的專業(yè)課程，對提高高校工業(yè)機器人專業(yè)人才的培養(yǎng)十分有效。因此，結(jié)合企業(yè)對工業(yè)機器人專業(yè)的人才需求進(jìn)行分析，企業(yè)對工業(yè)機器人專業(yè)崗位需求主要有以下幾種：第一，本體制造企業(yè)與關(guān)鍵零部件制造的企業(yè)崗位，主要是對工業(yè)機器人本體關(guān)鍵零部件的研發(fā)、制造與生產(chǎn)所需要的專業(yè)性、技能型人才。第二，主要是工業(yè)機器人應(yīng)用類企業(yè)的工作人員，能夠?qū)I(yè)機器人進(jìn)行運用、編程、操作與維護(hù)，熟練控制與操作工業(yè)機器人。一般情況下，對學(xué)生進(jìn)行短期的加強訓(xùn)練就能夠適應(yīng)企業(yè)工作崗位的需求。第三，由于工業(yè)機器人的應(yīng)用比較廣泛，工業(yè)機器人的系統(tǒng)集成應(yīng)用在不同的場景具有不同的應(yīng)用方式，每一種應(yīng)用方式都要按照具體的場景進(jìn)行定制開發(fā)，只有技術(shù)能力強的工業(yè)機器人系統(tǒng)集成人員，能對工業(yè)機器人的外圍系統(tǒng)集成進(jìn)行總體性的設(shè)計與在線離線編程，并能單獨進(jìn)行工業(yè)機器人的安裝與調(diào)試的人員，才能勝任企業(yè)的工作崗位。該崗位對工作人員的綜合能力、應(yīng)用能力提出了新的挑戰(zhàn)，這就需要對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)化、綜合性的培養(yǎng)才能滿足企業(yè)未來發(fā)展的需求。具體工業(yè)機器人工作崗位能力如附表1所示。

工業(yè)機器人專業(yè)人才的培養(yǎng)主要以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主。為了提高工業(yè)機器人專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技能，學(xué)校要結(jié)合企業(yè)的需求，聯(lián)合建立校企合作基地，共建工業(yè)機器人專業(yè)課程教學(xué)體系，并結(jié)合企業(yè)對不同層次、崗位人員能力的要求，制定不同的人才培養(yǎng)方案。將工業(yè)機器人專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位與工業(yè)機器人的系統(tǒng)集成、編程、實踐操作結(jié)合在一起，校企共建開發(fā)工業(yè)機器人專業(yè)的課程體系。

二、工業(yè)機器人課程體系的構(gòu)建

（一）工業(yè)機器人課程應(yīng)用技術(shù)分析

工業(yè)機器人專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)定位于機器人的系統(tǒng)崗位集成、編制、實踐控制操作等“應(yīng)用技術(shù)”上，唯有對工業(yè)機器人的專業(yè)崗位構(gòu)成以及崗位工作的主要流程進(jìn)行分析，才能更好地制定工業(yè)機器人專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)與課程開發(fā)體系。工業(yè)機器人應(yīng)用企業(yè)根據(jù)自身產(chǎn)品加工的需求，向工業(yè)機器人集成企業(yè)提出機器人系統(tǒng)的集成要求，集成企業(yè)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用企業(yè)的要求，設(shè)計出相應(yīng)的仿真方案，在得到應(yīng)用企業(yè)的認(rèn)可之后，開始設(shè)計相應(yīng)的、具體的設(shè)計方案，并結(jié)合應(yīng)用企業(yè)的生產(chǎn)加工要求完成相應(yīng)的控制設(shè)計。

1.整體方案設(shè)計。根據(jù)工業(yè)機器人應(yīng)用企業(yè)的要求，設(shè)計工業(yè)機器人的集成方案，并提出主要單元的自動生成控制體系與解決措施。根據(jù)相應(yīng)的整體解決方案、原理圖、接線圖以及相關(guān)元器件的選擇，為生產(chǎn)企業(yè)制定相應(yīng)的生產(chǎn)線控制與加工方案或者工藝。

2.編程能力。利用工業(yè)機器人的編程器對需要加工、操作的內(nèi)容，結(jié)合具體零部件尺寸、形狀的要求，進(jìn)行現(xiàn)場編程和離線編程設(shè)計，并對程序進(jìn)行調(diào)試。

圖1 工業(yè)機器人專業(yè)課程體系的構(gòu)建

3.安裝調(diào)試能力。根據(jù)設(shè)計的原理圖和接線圖對工業(yè)機器人的控制體系進(jìn)行安裝與調(diào)整，并能對整個工業(yè)機器人系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合的調(diào)試。

4.系統(tǒng)維修維護(hù)的能力。及時跟蹤工業(yè)機器人的整體運行情況，對整個工業(yè)機器人系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)與外部控制系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

（二）工業(yè)機器人課程體系的構(gòu)建

結(jié)合對工業(yè)機器人專業(yè)人才培養(yǎng)能力的分析與當(dāng)前企業(yè)對工作崗位的需求，將工業(yè)機器人的“應(yīng)用技術(shù)”與專業(yè)課程之間的關(guān)系結(jié)合在一起，實施校企合作共建，才能高效地構(gòu)建高校工業(yè)機器人的專業(yè)課程體系。在企業(yè)的實際應(yīng)用中，工業(yè)機器人的工作崗位包括：工業(yè)機器人的本體及控制器設(shè)計以及工業(yè)機器人的自動生產(chǎn)線管理、數(shù)控機床的管理與控制、外圍控制系統(tǒng)等崗位。根據(jù)高校課程教學(xué)要求以及企業(yè)對專業(yè)人才的需求，校企合作共建工業(yè)機器人課程體系需要能滿足實際教學(xué)的要求，以滿足不同層次能力的人才培養(yǎng)的需求，構(gòu)建如圖1所示的工業(yè)機器人專業(yè)課程體系。

1.工業(yè)機器人專業(yè)核心課程體系的構(gòu)建

在課程體系設(shè)計中，為了培養(yǎng)學(xué)生對工業(yè)機器人的認(rèn)識，學(xué)習(xí)《工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程是基本要求，以幫助學(xué)生理解工業(yè)機器人的基本知識與應(yīng)用能力。在客戶對工業(yè)機器人企業(yè)提供產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與加工要求后，企業(yè)就需要立即做出響應(yīng)，利用虛擬仿真系統(tǒng)構(gòu)建工業(yè)機器人模型，給客戶以完整、直觀的影像模型，這就需要高校開設(shè)《工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)三維建模》《AUTO CAD》《機械設(shè)計》《自動控制技術(shù)》《機械制圖》《電氣控制與驅(qū)動》等課程，要求學(xué)生能夠掌握工業(yè)機器人本體以及各個零部件的構(gòu)建，完成整個工業(yè)機器人模型的構(gòu)建。企業(yè)在完成整個工業(yè)機器人本體零部件的加工之后，根據(jù)企業(yè)的要求完成整個工業(yè)機器人的安裝與調(diào)試，這要求工作人員具備系統(tǒng)的集成能力、工業(yè)機器人的外部通訊與控制能力、編程能力、調(diào)試能力等等。只有開設(shè)《工業(yè)機器人系統(tǒng)集成技術(shù)》《C/C++編程技術(shù)》《單片機原理》《可編程控制技術(shù)》《工業(yè)機器人典型工作站應(yīng)用技術(shù)》《現(xiàn)場總線與組態(tài)控制技術(shù)》《電工電子》等課程，學(xué)生才能具備相應(yīng)的能力，以滿足未來發(fā)展與企業(yè)的需求。根據(jù)工業(yè)機器人專業(yè)開設(shè)的要求，在學(xué)習(xí)《可編程控制技術(shù)》的同時，還需要學(xué)習(xí)工業(yè)機器人在線編程技術(shù)以及離線編程的相關(guān)技術(shù)。根據(jù)工業(yè)機器人的教學(xué)與企業(yè)現(xiàn)場操作中對工業(yè)機器人維護(hù)的要求，學(xué)生只有學(xué)習(xí)與《工業(yè)機器人系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)》相關(guān)的課程內(nèi)容，才具備對工業(yè)機器人維護(hù)的能力。因此，高校應(yīng)與企業(yè)結(jié)合在一起，充分調(diào)查與研究企業(yè)對工業(yè)機器人專業(yè)人才基本能力的要求，才能形成工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)能力完整的職業(yè)技能培養(yǎng)課程體系，進(jìn)而達(dá)到校企共建工業(yè)機器人專業(yè)課程體系的目標(biāo)。

2.工業(yè)機器人專業(yè)平臺課程的設(shè)置

依據(jù)校企合作共建的基本要求，在企業(yè)內(nèi)為學(xué)生提供實踐實訓(xùn)的場地，由企業(yè)的專家對學(xué)生的專業(yè)實踐能力進(jìn)行培養(yǎng)，加強學(xué)生對工業(yè)機器人的本體設(shè)計、通訊設(shè)計、編程設(shè)計、機械加工等方面的實踐能力。專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)是提升工業(yè)機器人專業(yè)學(xué)生能力的重要途徑，通過校企合作共建來建設(shè)工業(yè)機器人的專業(yè)實踐課程體系設(shè)計，對提升學(xué)生的實踐能力具有十分重要的作用。工業(yè)機器人技術(shù)作為一種自動化控制技術(shù)，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。在實際操作的過程中，需要有完善的實踐課程體系。根據(jù)工業(yè)機器人專業(yè)課程的基本要求，將《工業(yè)機器人系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)》作為實踐課程的基本技術(shù)，在校內(nèi)或者企業(yè)的實踐基地對學(xué)生的能力進(jìn)行培養(yǎng)；工業(yè)機器人主要應(yīng)用于自動化生產(chǎn)中，培養(yǎng)學(xué)生對工業(yè)機器人的自動控制與操作能力，以提升學(xué)生在不同環(huán)境中的操作能力；而在實際生產(chǎn)的過程中，需要學(xué)生具備基本的編程控制能力與零部件進(jìn)行加工的能力，只有對學(xué)生的專業(yè)編程能力進(jìn)行培訓(xùn)，才能提高學(xué)生的實踐能力。而且工業(yè)機器人的本體與零部件的設(shè)計課程中，只有通過高校與企業(yè)共同建立實踐基地，對學(xué)生能力進(jìn)行針對性的培養(yǎng)，學(xué)生才能熟練地掌握工業(yè)機器人的電氣驅(qū)動訓(xùn)練、實踐技能培訓(xùn)、在線離線編程控制。工業(yè)機器人作為典型的機電一體化產(chǎn)品，與其他控制類專業(yè)的實踐要求一樣，需要多種專業(yè)課程的實驗室，對學(xué)生專業(yè)課程實踐操作能力進(jìn)行培養(yǎng)。

（三）工業(yè)機器人專業(yè)拓展課程的設(shè)置

工業(yè)機器人專業(yè)作為機電一體化、自動化控制、機械設(shè)計類等典型的應(yīng)用技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的跨行業(yè)操作的職業(yè)能力十分必要，工業(yè)機器人專業(yè)拓展課程的設(shè)置需要高校與企業(yè)合作，協(xié)同開發(fā)《液壓氣動》《工裝夾具》《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用》等相關(guān)的課程，不過這種課程的設(shè)置、定位要能夠與機械類專業(yè)課程的定位要求有所不同，主要注重“應(yīng)用”層面的能力培養(yǎng)，也就注重學(xué)生的專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)，而不是專業(yè)的“設(shè)計”層面。

工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粋€完整的新興產(chǎn)業(yè)鏈，在不同的工作崗位上，需要不同的專業(yè)型、應(yīng)用型人才。高校在工業(yè)機器人專業(yè)人才培養(yǎng)上，要能夠與企業(yè)的需求結(jié)合在一起，通過校企合作共建專業(yè)課程體系，根據(jù)不同的目標(biāo)要求與不同層次人才的需求，設(shè)計不同專業(yè)課程的實踐培養(yǎng)目標(biāo)，將工業(yè)機器人的崗位集成特點與“應(yīng)用技術(shù)”等結(jié)合在一起，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

附表1 工業(yè)機器人企業(yè)崗位層次的需求分析