論高職教育焊接專業(yè)引入焊接自動化訓(xùn)練的必要性

周小琴

摘 要：隨著科技水平的進(jìn)步，人們對焊接質(zhì)量要求越來越高，很多企業(yè)已經(jīng)根據(jù)客戶的不同需求，選擇各種類型的焊接自動化焊接設(shè)備，同時操作人員為了做好個人防護(hù)，愿意從事手工操作的人員在逐漸減少，這樣就引進(jìn)了焊接自動化加工。伴隨教育方法的不斷更新，高職教育焊接專業(yè)從傳統(tǒng)教學(xué)模式到一體化教學(xué)形式的轉(zhuǎn)變，焊接方法的應(yīng)用跟隨著由手工操作逐步過渡到半自動化焊接。我校在進(jìn)行一體化教學(xué)過程中通過焊接自動化訓(xùn)練的引入，使教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生就業(yè)率都有明顯提高。

關(guān)鍵詞：一體化教學(xué)；半自動焊接；焊接自動化

大多數(shù)高職學(xué)生都是因為沒能考進(jìn)理想大學(xué)，退而求其次選擇高職教育，他們的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對較弱，進(jìn)入高職階段后，對新環(huán)境、新教師、新教材、新教法適應(yīng)較慢。經(jīng)常性的學(xué)習(xí)困難，容易使學(xué)生產(chǎn)生自卑等負(fù)面情緒，更是影響其學(xué)習(xí)積極性，同時，現(xiàn)在的高職生普遍玩手機現(xiàn)象嚴(yán)重，缺乏克服困難的決心和毅力，一遇到困難，就想退縮或放棄。這就要求高職教育要“因材施教”，在教育過程中注重教學(xué)方法的選擇。

一、高職教育焊接專業(yè)教學(xué)發(fā)展概況

1.傳統(tǒng)教學(xué)模式

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，高職教育各專業(yè)的教學(xué)計劃安排包括公共課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課，指導(dǎo)思想是：公共課為專業(yè)基礎(chǔ)課服務(wù)，專業(yè)基礎(chǔ)課為專業(yè)課服務(wù)，專業(yè)課為技能訓(xùn)練服務(wù)，各課程采用的是“分科教學(xué)、單科獨進(jìn)”的方式（比如焊接專業(yè)的《焊接工藝學(xué)》和《焊工技能訓(xùn)練》是獨立教學(xué)的），課題訓(xùn)練主要以手工電弧焊為主。

這種教學(xué)模式不可避免的造成理論和實訓(xùn)教學(xué)之間出現(xiàn)部分脫節(jié)。

2.模塊化教學(xué)形式

高職教育要想培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工作情境中綜合問題的能力，必須幫助學(xué)生通過工作中的學(xué)習(xí)“建構(gòu)”自身的知識體系，于是探索和引進(jìn)“理論實踐一體化”課程及其開發(fā)方法成為課程改革的重要任務(wù)。

最初的一體化教學(xué)，采取的是模塊化教學(xué)形式，在教學(xué)過程中，理論教學(xué)與技能訓(xùn)練是同步進(jìn)行的。教學(xué)中可以先講授理論，用理論指導(dǎo)實踐操作；也可以從實踐操作開始，先接受感性認(rèn)識，再從理論上加以分析、歸納和總結(jié)；同時還可以在實訓(xùn)教學(xué)中，就遇到的實際問題從理論上進(jìn)行輔導(dǎo)，提高學(xué)生獨立解決問題的能力。

實行模塊化教學(xué)，學(xué)生可以根據(jù)自己的實際操作水平，來靈活調(diào)整模塊學(xué)習(xí)的時間，集中時間和精力，強化弱項。同時開設(shè)的課題有幾個，學(xué)生在工位觀察學(xué)習(xí)的機會多，實訓(xùn)時與其他學(xué)生比較也會產(chǎn)生緊迫感。操作能力強、領(lǐng)悟快的學(xué)生可提前選修其它實訓(xùn)模塊，對于學(xué)習(xí)散漫的同學(xué)也可起到鞭策作用，逐漸形成你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍。但由于學(xué)生學(xué)習(xí)的知識比較分散，系統(tǒng)性不強，為此在教學(xué)過程中需探究新的教學(xué)模式。

3.“任務(wù)驅(qū)動”形式的一體化教學(xué)

隨著國改委對一體化的深入推進(jìn)，一體化教學(xué)采取“任務(wù)驅(qū)動”的形式對各課程進(jìn)行了分解，理論學(xué)習(xí)的目標(biāo)直接是圍繞技能訓(xùn)練的需求，遵循“實用為主，夠用為度”的原則，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)的技術(shù)等級要求，以焊接技能訓(xùn)練為核心，確定焊接技能所需要的知識內(nèi)容。

我校在推行焊接專業(yè)一體化教學(xué)時，一體化教學(xué)設(shè)計中涵蓋：企業(yè)現(xiàn)場作業(yè)、生產(chǎn)管理常識、常見焊接、切割設(shè)備的應(yīng)用、開放型箱體、槽體制作、門式鋼架制作、T型排制作、H型鋼制作、高位常壓水箱制作、低壓容器制作及鍋爐焊接工藝規(guī)程分析這些學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程，把傳統(tǒng)教材《焊工工藝》、《焊接結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)》、《焊接檢驗》等課程內(nèi)容和傳統(tǒng)單一課題訓(xùn)練按照任務(wù)需求逐步分解。突破原有的以焊條電弧焊為主要訓(xùn)練的形式，將氣體保護(hù)電弧焊的訓(xùn)練部分加強，尤其是二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的應(yīng)用。

根據(jù)一體化課程教學(xué)設(shè)計，我們編寫了學(xué)生使用的學(xué)習(xí)工作頁（替代傳統(tǒng)教材），在每個學(xué)習(xí)任務(wù)中，對學(xué)習(xí)目標(biāo)、內(nèi)容結(jié)構(gòu)都作以明確，通過引導(dǎo)問題進(jìn)行知識鏈接，使學(xué)生帶著探索性問題進(jìn)行學(xué)習(xí)，改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，最后通過思考和小結(jié)來分析該學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況，對存在問題進(jìn)行深入分析和討論。

與非一體化教學(xué)的班級相比，一體化教學(xué)除了基本課題訓(xùn)練外，還增加了構(gòu)件制作的課程項目，每一個課程項目從繪制圖樣、制定工作計劃、原材料檢驗、下料、裝配、焊接及半成品檢驗和矯正整個過程都有教師認(rèn)真教學(xué)、耐心指導(dǎo)，使學(xué)生對一般鋼結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制作工藝流程有了較全面的了解，從而提高了學(xué)生在構(gòu)件拼裝、保證裝配精度、控制焊接變形、焊接基本操作等方面的技能和專業(yè)知識。在實際施工過程中，小組成員間需要互相討論，分工合作，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和團結(jié)協(xié)作的意識。此時學(xué)生訓(xùn)練的焊接方法主要針對的是半自動焊接。

二、社會生產(chǎn)對焊接專業(yè)的需求

1.焊接生產(chǎn)發(fā)展過程

以前焊接生產(chǎn)多以手工焊接為主，隨著科技水平的進(jìn)步，人們對焊接質(zhì)量的要求也越來越高。而人工焊接時，由于受到技術(shù)水平、疲勞程度、責(zé)任心等客觀和主觀因素的影響，難以較長時間保持焊接工作的穩(wěn)定性和一致性。且焊接過程中產(chǎn)生煙塵、熱輻射、弧光等現(xiàn)象，愿意從事手工焊接的工人逐漸在減少。

近年來，隨著行業(yè)競爭的不斷加劇、勞動力成本的不斷提升以及產(chǎn)品向大型化、復(fù)雜化、高質(zhì)量和較短交貨期要求方向發(fā)展，行業(yè)內(nèi)企業(yè)市場增長將面臨從數(shù)量型向質(zhì)量型的轉(zhuǎn)變，使工程機械行業(yè)迫切需要轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式。與此同時，工程機械產(chǎn)品規(guī)?；⑴炕?、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)特點，適宜進(jìn)行焊接自動化裝備的大規(guī)模應(yīng)用，因此，工程機械行業(yè)繼汽車行業(yè)后已逐步開始大規(guī)模應(yīng)用焊接自動化裝備。

2.焊接自動化特點

目前，很多企業(yè)已經(jīng)按客戶的不同需求，設(shè)計、制造、集成各種類型的專用焊接自動化裝備，并大量采用計算機控制技術(shù)。部分焊接自動化裝備還配備了焊縫自動跟蹤系統(tǒng)和圖像監(jiān)控系統(tǒng)，確保了焊接過程中的焊接質(zhì)量。焊接自動化裝備制造業(yè)技術(shù)發(fā)展主要有：（1）精密、高效化；（2）模塊化；（3）智能化；（4）柔性化；（5）網(wǎng)絡(luò)化；（6）人性化等特點，正是因為焊接自動化具備這些優(yōu)點，從而使焊接自動化得到了廣泛應(yīng)用，各大院校在焊接專業(yè)教學(xué)過程中也逐步引進(jìn)焊接自動化知識，但由于焊接機器人成本高（每臺在二十萬元以上），大多學(xué)校的教學(xué)主要以理論教學(xué)為主。

三、我校引進(jìn)焊接自動化建設(shè)情況

高職教育培養(yǎng)的學(xué)生是面向社會市場就業(yè)，為了滿足市場需求，在焊接專業(yè)教學(xué)中就必須引進(jìn)焊接自動化訓(xùn)練。我校關(guān)于焊接自動化建設(shè)主要從以下幾方面展開：

1.企業(yè)考察

我校組織焊接專業(yè)骨干教師到陜汽集團、中聯(lián)重科、九冶鋼構(gòu)等多家大型企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，探索焊接機器人在各企業(yè)中的實際應(yīng)用情況，并與實踐專家進(jìn)行研究討論，結(jié)合專家建議，我校決定購置發(fā)那科機器人和便攜式數(shù)控切割機。

FANUC R-0iA是一款具有智能化功能的六軸機器人，特別適用于在狹小空間內(nèi)的弧焊作業(yè)。它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：（1）重量超輕，結(jié)構(gòu)緊湊，適合各種弧焊應(yīng)用。（2）采用最先進(jìn)的伺服技術(shù)，可以提高機器人的動作速度和精確度，在最大程度上減少操作員的干預(yù)，提高了弧焊系統(tǒng)的工作效率。（3）R-0iA與新型弧焊電源之間實現(xiàn)了數(shù)字通訊，能夠進(jìn)行機器人和焊接電源的高速協(xié)調(diào)控制，從而實現(xiàn)了高品質(zhì)焊接。（4）能夠提供薄鋼板低飛濺，高品質(zhì)脈沖焊接等多種焊接方法。

XY1525是一種便攜式數(shù)控火焰、等離子兩用切割機，適用于各種厚度的碳鋼，不銹鋼及有色金屬板材的精密切割下料。在CAD環(huán)境下編譯簡單高效，可實現(xiàn)簡單套料、自動排序、割縫補償?shù)惹懈罟δ?，省時省料，同時有效節(jié)省割嘴和耗材。

結(jié)合企業(yè)考察和市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)選擇FANUC R-0iA機器人和XY1525便攜式數(shù)控切割機很適合在教學(xué)中選用。

2.教師培訓(xùn)

安排焊接專業(yè)骨干教師赴北京參加焊接自動化高級工程師培訓(xùn)，通過對“焊接電源新技術(shù)應(yīng)用”、“逆變焊機與數(shù)字化控制技術(shù)及應(yīng)用”、“焊接數(shù)字化新技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢”、“焊接機器人發(fā)展及應(yīng)用”和“低溫焊接新技術(shù)及應(yīng)用”等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，熟練掌握弧焊電源的選擇、焊接機器人進(jìn)入生產(chǎn)的必然性和低溫焊接試驗的應(yīng)用。并通過首鋼莫托曼機器人有限公司的參觀學(xué)習(xí)對焊接自動化操作程序有了感性認(rèn)識。

3.焊接機器人購置

結(jié)合調(diào)研情況，焊接教研室提出了采購方案，由省政府組織招標(biāo)工作，西安晟輝網(wǎng)絡(luò)科技有限公司、西安時代焊接設(shè)備有限公司、西安輝騰工貿(mào)有限公司參加了競標(biāo)活動，在會議上各方代表都對自己產(chǎn)品的功能及優(yōu)勢作了簡單介紹，通過對產(chǎn)品進(jìn)行三次報價，由陜西省兩名焊接專家（西安交通大學(xué)肖蒲教授和西安電子科技大學(xué)李俊鵬教授）進(jìn)行現(xiàn)場分析指導(dǎo)，根據(jù)各公司的實際情況進(jìn)行綜合評定，最終選定西安輝騰工貿(mào)有限公司為中標(biāo)單位。

4.焊接自動化應(yīng)用

焊接機器人的配置使焊接專業(yè)的培養(yǎng)方向提升了一級，學(xué)生通過焊接機器人的編程操作，焊接夾具定位這些知識的掌握，進(jìn)一步拓寬專業(yè)知識的應(yīng)用，掌握了板狀對接平焊的自動化焊接、板狀對接立焊的自動化焊接、板狀對接橫焊的自動化焊接、板狀對接仰焊的自動化焊接、水平固定管對接的自動化焊接、垂直固定管對接的自動化焊接、

小型結(jié)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的自動化焊接等知識。這些新知識的應(yīng)用使學(xué)生的動手操作能力有了全新改善，編程過程中使用的專業(yè)英語提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。

四、引進(jìn)焊接自動化訓(xùn)練的成效

我校在引進(jìn)焊接自動化以后，學(xué)生的訓(xùn)練方式由半自動化焊接過渡到自動化焊接加工。

1.在操作過程中有以下優(yōu)點：

（1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度等對焊接結(jié)果起決定作用。采用機器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人的因素影響較小，降低了對操作人員操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工焊接時，焊接速度等都是變化的，很難做到質(zhì)量的均一性。

（2）改善了勞動條件。采用機器人焊接操作人員只是用來裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對于點焊來說操作人員不再搬運笨重的手工焊鉗，使操作人員從大強度的體力勞動中解脫出來。

（3）提高勞動生產(chǎn)率。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機器人焊接，效率提高的更加明顯。

（4）產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量。機器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計劃非常明確。

（5）可縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減小相應(yīng)的設(shè)備投資?？蓪崿F(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。機器人與專機的最大區(qū)別就是它可以通過修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。

2.教師的綜合能力提高

在調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的過程中，我們還注重對焊接專業(yè)教師的培養(yǎng)。組織教師深入到企業(yè)生產(chǎn)第一線學(xué)習(xí)，對生產(chǎn)過程、經(jīng)營管理認(rèn)真研究，熟悉具體工作崗位對于知識的要求和技能水平的要求；邀請企業(yè)專家、技術(shù)管理人員共同商討理論課程、實訓(xùn)教學(xué)模塊設(shè)置，將實訓(xùn)模塊同企業(yè)的需求結(jié)合起來，將企業(yè)理念、企業(yè)文化融入到實訓(xùn)教學(xué)過程中。專家指導(dǎo)教學(xué)時，要求學(xué)生和專業(yè)老師全員參與，這些有效措施的實施不但提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，確保了教學(xué)質(zhì)量的提高，而且教師的綜合能力也有同步提高。

五、學(xué)生就業(yè)分配情況

就業(yè)是學(xué)校的頭等大事。要解決好學(xué)生的就業(yè)，就必須真正培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生具備能滿足企業(yè)生產(chǎn)需求的實踐動手能力，這是所有高職學(xué)校密切關(guān)注的問題。

在焊接專業(yè)教學(xué)以手工操作為主的時期，由于社會市場焊接技術(shù)人員緊缺，焊工就業(yè)率很高，學(xué)生下廠動手也是以手工操作為主，學(xué)生普遍反映工資待遇較好，就業(yè)情況穩(wěn)定。隨著時間增長，學(xué)生逐步意識到二保焊的操作比焊條電弧焊生產(chǎn)率高，而且操作過程中不用來回更換焊條；埋弧自動焊對大厚度的板可以直接熔透；這些都使學(xué)生的就業(yè)方向傾向于半自動化生產(chǎn)、自動化生產(chǎn)，在手工操作崗位上生產(chǎn)的學(xué)生逐步在流失，就業(yè)情況不穩(wěn)定。

在我們改進(jìn)教學(xué)方法以后，學(xué)生學(xué)習(xí)知識的系統(tǒng)性強，而且全自動化的生產(chǎn)對操作人員而言，工作環(huán)境明顯改善，勞動強度降低，學(xué)生就業(yè)穩(wěn)定性良好。為了更好的實現(xiàn)招生與就業(yè)的良性循環(huán)，我們還加強了“訂單式培養(yǎng)”，在新生入學(xué)初，請企業(yè)派有經(jīng)驗的人事管理人員參與“訂單式”新生的面試與考核（因自動化生產(chǎn)要求學(xué)生應(yīng)有一定的基礎(chǔ)），與符合要求的學(xué)生簽訂訂單，組建焊接專業(yè)訂單班。學(xué)生整體就業(yè)率高，就業(yè)穩(wěn)定性好。

綜上，結(jié)合焊接自動化訓(xùn)練實施前后情況對比，無論是從教學(xué)質(zhì)量上，還是從就業(yè)率情況分析，整體水平都明顯有所提高。因此，為保證高職教育焊接專業(yè)發(fā)展密切跟隨社會市場需求，在教學(xué)中我們必須引入焊接自動化訓(xùn)練。

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（作者單位：陜西工商職業(yè)學(xué)院）