工業(yè)機(jī)器人專業(yè)定位的三個(gè)核心問題

馬高峰

摘 要：隨著國家《中國制造2025》深入進(jìn)行，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)蓬勃興起。越來越多的學(xué)校開設(shè)或?qū)⒁_設(shè)工業(yè)機(jī)器人專業(yè)。本文從提出“工業(yè)機(jī)器人專業(yè)需要教什么樣的機(jī)器人設(shè)備？”“工業(yè)機(jī)器人專業(yè)與機(jī)電一體化專業(yè)有什么區(qū)別？”“未來5年智能化生產(chǎn)會(huì)變成什么樣子？”這三個(gè)問題和解答這三個(gè)問題入手，為中職工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)提供了三個(gè)核心方法。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人專業(yè);專業(yè)建設(shè);機(jī)電一體化

一、工業(yè)機(jī)器人行業(yè)背景

隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，《中國制造2025》、工業(yè)4.0的推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用呈逐年快速增長趨勢。國務(wù)院公布了中國制造業(yè)在2025年的實(shí)施方案，近幾年來，中國工業(yè)自動(dòng)化及機(jī)器人市場實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)式增長。我國2015年-2017年，年均增長率達(dá)25%，2017年銷量達(dá)10萬臺(tái)，大量的產(chǎn)業(yè)需求就需要大量合格的操作人才，目前單在浙江省就有26所學(xué)校開設(shè)或?qū)⒁_設(shè)機(jī)器人專業(yè)。

二、目前主流學(xué)校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)思路

目前大多數(shù)學(xué)校把機(jī)器人專業(yè)作為電氣自動(dòng)化或機(jī)電一體化專業(yè)的一個(gè)專業(yè)（技能）方向。大部分學(xué)校將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用作為某個(gè)專業(yè)的一個(gè)方向開設(shè)，一可以降低風(fēng)險(xiǎn)，二是由于機(jī)器人的特殊性。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在不同的行業(yè)，像汽車行業(yè)、電子信息行業(yè)、食品飲料行業(yè)等，如果在相應(yīng)的專業(yè)中開設(shè)一兩門機(jī)器人相關(guān)的課程，既能提高原有專業(yè)的含金量，也降低開設(shè)全新專業(yè)的成本。

三、工業(yè)機(jī)器人專業(yè)定位三個(gè)核心問題

職業(yè)教育與專業(yè)建設(shè)的主要目的是為了服務(wù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、保證學(xué)生就業(yè)。專業(yè)建設(shè)的成功與否在于經(jīng)過工業(yè)機(jī)器人專業(yè)培養(yǎng)出學(xué)生是否滿足企業(yè)需要，所以對于專業(yè)的定位尤為重要。經(jīng)過對2016年至2018年《機(jī)器人行業(yè)白皮書》的學(xué)習(xí)和近15個(gè)浙江省機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)代表、機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)代表，近10家開設(shè)機(jī)器人專業(yè)的學(xué)校，浙江大學(xué)機(jī)器人研究院專家，寧波市機(jī)器人研究院專家的多次了解與商討下，我們認(rèn)為目前機(jī)器人專業(yè)建設(shè)是有核心的，是可以定位的，工業(yè)機(jī)器人的定位可以從以下三個(gè)簡單的問題進(jìn)行解答。

（一）工業(yè)機(jī)器人專業(yè)需要教什么樣的機(jī)器人設(shè)備？

這個(gè)問題決定了我們實(shí)驗(yàn)室要建設(shè)成什么樣子。目前，浙江省各學(xué)校已經(jīng)建有的實(shí)驗(yàn)室?guī)缀跞渴嵌嚓P(guān)節(jié)機(jī)器，品牌基本為機(jī)器人四大家族中的ABB機(jī)器人。這樣創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)了職業(yè)教育為服務(wù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)，滿足企業(yè)所需的要求。在選擇實(shí)訓(xùn)設(shè)備時(shí)，首先應(yīng)考慮企業(yè)的需要，從我們走訪企業(yè)的實(shí)際情況，以及結(jié)合近幾年的國家《機(jī)器人行業(yè)白片書》來看存在一定的問題。

從浙江省來說，由于多關(guān)節(jié)機(jī)器人高昂的價(jià)格，因此目前多關(guān)節(jié)機(jī)器人只有7000多臺(tái)，大部集中在汽車、制藥等行業(yè)，人員需要比較少。機(jī)器人品牌較多，其實(shí)四大家族的各個(gè)品牌都有不小的市場份額，ABB在2018年的市場占有率為18%，多關(guān)節(jié)機(jī)器人在我國機(jī)器人市場的占有率為42.1%。如果我們單從ABB這一單一品牌和多關(guān)節(jié)機(jī)器人單一設(shè)備來進(jìn)行建設(shè)，或結(jié)合不同品牌的機(jī)器人，都存在一定程度上的差異性。以上兩點(diǎn)原因使我們的學(xué)生在技能培養(yǎng)上有所欠缺，很有可能畢業(yè)即失業(yè)。同樣的問題，很多學(xué)校在專業(yè)建設(shè)的過程也時(shí)有發(fā)生。

工業(yè)機(jī)器人專業(yè)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的解決方案。對于這一問題，我們的答案是直角坐標(biāo)機(jī)器人與多關(guān)節(jié)機(jī)器人并重的建設(shè)方案。多關(guān)節(jié)機(jī)器人根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌稣加新时M量多采購一些品牌，讓學(xué)生廣泛體驗(yàn)不同廠商的機(jī)器人控制方式與編程方式，如日系、歐系、中系。直角坐標(biāo)機(jī)器人因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在企業(yè)，這個(gè)才是目前機(jī)器人在中小微企業(yè)中應(yīng)用的主力。從技術(shù)上來講，直角坐標(biāo)機(jī)器人大多采用G代碼來作為其標(biāo)準(zhǔn)的控制語句，所以相對來說建設(shè)時(shí)與品牌無關(guān)。

（二）工業(yè)機(jī)器人專業(yè)與機(jī)電一體化專業(yè)有什么區(qū)別？

這個(gè)問題關(guān)系到工業(yè)機(jī)器人課程建設(shè)，牽涉到“專業(yè)中哪個(gè)課程重要，應(yīng)該放多少課時(shí)”的問題，這個(gè)問題也是一直困擾學(xué)校的大問題。

從目前的工業(yè)用途來看，工業(yè)機(jī)器人是合適于柔性生產(chǎn)線，在一定程度上可以換程序而不換設(shè)備的改造生產(chǎn)線，機(jī)電一體化是非標(biāo)生產(chǎn)線的核心。非標(biāo)生產(chǎn)線指的是一個(gè)生產(chǎn)配一條生產(chǎn)線。生產(chǎn)鞋子，就配一條專用生產(chǎn)鞋子的生產(chǎn)線。它關(guān)心點(diǎn)的PLC、液壓氣動(dòng)，關(guān)于柔性生產(chǎn)，不同的生產(chǎn)配同一生產(chǎn)線就可以實(shí)現(xiàn)，也就是同樣一條生產(chǎn)線既能生產(chǎn)鞋子也能生產(chǎn)電視機(jī)，只要下載不同程序就可以實(shí)現(xiàn)，使用效果就會(huì)不同。

柔性自動(dòng)化系統(tǒng)不是一個(gè)新詞匯，用戶的需求是多樣的，同質(zhì)化過多的產(chǎn)品情況使企業(yè)需要比以往更多的小改款，使產(chǎn)品的更新速度越來越快。更多的產(chǎn)品出現(xiàn)了用戶自定義的個(gè)性化需求，柔性自動(dòng)化系統(tǒng)就是能夠通過信息技術(shù)手段自動(dòng)切換工裝夾具以達(dá)到共線生產(chǎn)不同產(chǎn)品的自動(dòng)化技術(shù)，柔性自動(dòng)化系統(tǒng)的核心技術(shù)就是生產(chǎn)出高度可編程化、自適應(yīng)化的工業(yè)機(jī)器人。

硬性自動(dòng)化、非標(biāo)自動(dòng)化即根據(jù)客戶要求而定制的非標(biāo)準(zhǔn)類的自動(dòng)化設(shè)備。它也屬于自動(dòng)化領(lǐng)域，是按企業(yè)用戶定制的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，按其工藝要求而量身設(shè)計(jì)，設(shè)備本身不通用、非標(biāo)準(zhǔn)化，它常應(yīng)用于電子工業(yè)、衛(wèi)生、醫(yī)療等領(lǐng)域。傳統(tǒng)非標(biāo)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)就是一條產(chǎn)線一條設(shè)計(jì)，需要研發(fā)人員有極高的機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)能力。

（三）未來5年智能化生產(chǎn)會(huì)變成什么樣子？

這個(gè)關(guān)系到機(jī)器人專業(yè)人才還需要掌握其他什么技能，明白崗位需要。目前普遍認(rèn)為未來5年智能制造會(huì)向以下方面發(fā)展。

1.新的人機(jī)界面（AR、VR）。目前在工業(yè)現(xiàn)場，觸摸屏、電腦顯示器甚至電視機(jī)還是作為主要的顯示手段和數(shù)據(jù)展示平臺(tái)。但是由于工業(yè)現(xiàn)場的日趨復(fù)雜化、數(shù)據(jù)的采集的多樣化，設(shè)備的多層次和不可見內(nèi)容也越來越多，單純平面式的顯示方式很難表現(xiàn)設(shè)備的3D層次結(jié)構(gòu)。使用新型VR技術(shù)可以很好地解決這一問題。AR技術(shù)能在現(xiàn)實(shí)圖像的基礎(chǔ)上添加、增強(qiáng)顯示的內(nèi)容，比如可以在部件上顯示相應(yīng)的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。這在工業(yè)現(xiàn)場的快速排除故障、了解生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方面都有非常好的應(yīng)用。

2.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在工業(yè)現(xiàn)場，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的獲取和數(shù)據(jù)的維護(hù)在工業(yè)環(huán)境中一直都是最重要的維護(hù)內(nèi)容，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的傳感器的廣泛使用，能為工業(yè)現(xiàn)場提供更多的信息。維護(hù)人員可以通過自己的經(jīng)驗(yàn)也可以借助于人工智能這些新技術(shù)快速定位到問題所在區(qū)域?？梢员纫郧案苋娴亓私獾缴a(chǎn)環(huán)節(jié)中的每個(gè)細(xì)節(jié)，為進(jìn)一步提高效率獲取更多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些都需要獲得工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持。

3.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全。目前從國際上來看，網(wǎng)絡(luò)攻擊變得越來越猖獗和越來越有利可圖。工業(yè)設(shè)備由于其安全防范較低的特點(diǎn)，尤其要注意網(wǎng)絡(luò)入侵與網(wǎng)絡(luò)安全問題。攻擊的結(jié)果對工業(yè)設(shè)備來說往往是災(zāi)難性的。制造業(yè)公司面臨的挑戰(zhàn)之一，就是確保他們平時(shí)正常地使用同時(shí)也符合網(wǎng)絡(luò)安全條例，并確保所有操作的存在較小的漏洞或盡可能做到?jīng)]有漏洞。因?yàn)檐浖沫h(huán)境在工業(yè)產(chǎn)線中應(yīng)用越來越廣，而軟件由于編程人員的問題與原編譯系統(tǒng)的原始問題是不可以保證完全安全的，需要在后續(xù)的應(yīng)用操作的過程中不斷加強(qiáng)安全防護(hù)技術(shù)與措施。

為了順應(yīng)未來工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展方向，所以我們要在機(jī)器人專業(yè)的課程安排上加入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)控制的課程，適時(shí)加入VR技術(shù)和人工智能技術(shù)的有關(guān)知識(shí)。

總之，經(jīng)過我校的工業(yè)機(jī)器人建設(shè)實(shí)踐，了解、清晰了工業(yè)機(jī)器人三個(gè)核心問題后，明確了專業(yè)建設(shè)的方向，并獲得了一些專業(yè)建設(shè)的成效。