淺談產(chǎn)教融合背景下工業(yè)機器人實訓(xùn)中心建設(shè)

李公文 余春

[摘? ? ? ? ? ?要]? 結(jié)合真實的學(xué)校建設(shè)方案，提煉出一套符合職業(yè)院校特點的機器人實訓(xùn)中心建設(shè)方案，方案根據(jù)學(xué)生能力培養(yǎng)過程，設(shè)置實訓(xùn)環(huán)節(jié)，由基礎(chǔ)到復(fù)雜，實現(xiàn)循序漸進式的培養(yǎng)。通過深度融合工業(yè)場景的再現(xiàn)式教育模式，一方面可充分訓(xùn)練學(xué)生的上機動手能力，熟悉真實工業(yè)環(huán)境，另一方面也可作為青年教師教研、教改課題的支撐。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 產(chǎn)教融合;工業(yè)機器人;實訓(xùn)中心

[中圖分類號]? G717? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）11-0242-02

一、引言

2015年5月8日，國務(wù)院正式發(fā)布了《中國制造2025》，對我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和跨越發(fā)展作出了整體部署，《中國制造2025》所提出的十大重點領(lǐng)域就包括機器人。2016年3月，工信部、財政部、發(fā)改委三部委聯(lián)合發(fā)布的《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》中明確指出要組織實施機器人產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃，加強大專院校機器人相關(guān)專業(yè)學(xué)科建設(shè)，加大機器人職業(yè)培訓(xùn)教育力度，加快培養(yǎng)機器人行業(yè)急需的高層次技術(shù)研發(fā)、管理、操作、維修等各類人才。

工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備，也是國家重點支持的高新技術(shù)領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國目前開設(shè)機器人相關(guān)專業(yè)的中、高職院校達300所，重點培養(yǎng)機器人操作、維修等應(yīng)用型人才。實訓(xùn)環(huán)節(jié)作為職業(yè)教育的重要一環(huán)，機器人實訓(xùn)中心的建設(shè)是職業(yè)教育培養(yǎng)高技能人才的重要保障，是教學(xué)、科研、培訓(xùn)、生產(chǎn)等多功能的實訓(xùn)場所，如何建設(shè)一個符合職業(yè)教育規(guī)律、適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程、全方位提升技術(shù)技能水平的一流專業(yè)實訓(xùn)中心將是一個值得探討的問題。

二、建設(shè)原則與規(guī)劃思路

（一）堅持實習(xí)實訓(xùn)與技能鑒定相結(jié)合

按照我國職業(yè)教育學(xué)歷證書與職業(yè)資格證書并重的制度，在安排學(xué)生進行實習(xí)實訓(xùn)時，對照相應(yīng)的職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)或任職資格條件，對接受職業(yè)教育的學(xué)生開展職業(yè)技能鑒定，使學(xué)生畢業(yè)獲得畢業(yè)證書時，同時取得相應(yīng)的職業(yè)資格證書，所以實訓(xùn)基地的建設(shè)必須考慮此原則。

（二）堅持基于工作過程的理、虛、實一體化架構(gòu)

建成“理、虛、實”一體化系統(tǒng)，“理”是指按教學(xué)大綱要求進行相應(yīng)的理論教學(xué)，以教學(xué)資源和實驗指導(dǎo)資料為核心的課程資源包?！疤摗笔侵覆捎檬澜珙I(lǐng)先的虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的工業(yè)機器人虛擬仿真實訓(xùn)軟件?！皩崱笔侵腹I(yè)機器人及其典型應(yīng)用案例的實物實訓(xùn)裝備。采用虛擬仿真軟件，在理論教學(xué)和實物實訓(xùn)之間搭建一個過渡的“橋梁”，從而有效解決理論教學(xué)與實物實訓(xùn)難以有效融合的問題，使“理實一體化”教學(xué)與實訓(xùn)理念得以有效貫徹。

（三）堅持以學(xué)生認識規(guī)律和能力形成過程開設(shè)實訓(xùn)科目

依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)認知規(guī)律和能力形成過程，以技能操作作為實訓(xùn)手段，培養(yǎng)工業(yè)機器人應(yīng)用操作、維修、保養(yǎng)、市場推廣等方面的應(yīng)用型人才;以科目為單元組織教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)造基礎(chǔ)實習(xí)實訓(xùn)平臺;構(gòu)造功能可方便重組、內(nèi)容可調(diào)整、可擴充的機器人典型應(yīng)用工作站;構(gòu)建具有可靈活轉(zhuǎn)換工業(yè)生產(chǎn)線特征的實訓(xùn)實景環(huán)境，增強訓(xùn)練針對性和趣味性。

三、人才培養(yǎng)課程體系構(gòu)思

圍繞培養(yǎng)目標(biāo)，經(jīng)調(diào)研，了解到工業(yè)機器人應(yīng)用崗位主要有機器人操作與維修、機器人售后、機器人作業(yè)現(xiàn)場管理、工業(yè)機器人裝配調(diào)試、本體系統(tǒng)開發(fā)、銷售服務(wù)、工業(yè)機器人集成項目經(jīng)理等崗位。對這些崗位信息進行工作任務(wù)分析，從機械識圖、儀器儀表使用、電路識圖等基礎(chǔ)能力，到現(xiàn)場編程、PLC編程、人機界面開發(fā)、上位機開發(fā)、系統(tǒng)調(diào)試運行等專項能力，再到故障診斷、單工作站及產(chǎn)線維護等綜合能力，構(gòu)建“任務(wù)驅(qū)動，能力遞進”專業(yè)課程體系，除了一些專業(yè)基礎(chǔ)課程之外，還開設(shè)了與本專業(yè)直接關(guān)聯(lián)的課程，如工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)、工業(yè)機器人離線編程及仿真、工業(yè)機器人操作及編程、工業(yè)機器人裝調(diào)、工業(yè)機器人工作站系統(tǒng)集成等。而這些課程無一例外都需要相應(yīng)的實訓(xùn)設(shè)備來支持，所以職業(yè)院校所建立的實訓(xùn)中心首先要能為這些課程服務(wù)。

四、機器人實訓(xùn)中心建設(shè)方案

工業(yè)機器人實訓(xùn)中心是根據(jù)蕪湖安普機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院依據(jù)企業(yè)實際工作任務(wù)，結(jié)合學(xué)校教學(xué)需求進行設(shè)計、歸納總結(jié)得出的，機器人實訓(xùn)中心在建設(shè)過程中需秉持“做結(jié)合，邊學(xué)邊做，以練為主;仿真與實操結(jié)合，以應(yīng)用為主”的教學(xué)理念?？傮w分為機器人基礎(chǔ)編程實訓(xùn)室、機器人裝調(diào)與維修實訓(xùn)室、機器人典型應(yīng)用實訓(xùn)室、機器人綜合應(yīng)用實訓(xùn)室及交流討論區(qū)等。

（一）機器人基礎(chǔ)編程實訓(xùn)區(qū)

配置一定數(shù)量的機器人半實物仿真平臺、相應(yīng)匹配的實物綜合實訓(xùn)平臺，充分實現(xiàn)“理—實—虛”一體化教學(xué)，半實物仿真平臺可以配備公司自主研發(fā)仿真軟件，可以對國際品牌ABB機器人、國內(nèi)自主品牌埃夫特機器人進行仿真編程，由于是半實物虛擬設(shè)備且性價比較高，采用半實物仿真平臺不僅降低了學(xué)生操作機器人安全性問題，同時兼顧機器人品牌多樣性問題，更有效地解決了設(shè)備臺套數(shù)不足的問題。配置若干套工業(yè)機器人綜合實訓(xùn)平臺，分別選用ABB機器人、埃夫特機器人，學(xué)生可以通過半實物平臺仿真的程序?qū)С隹梢灾苯佑糜谡鎸崣C器人運行，同時配套相應(yīng)教材，可有效訓(xùn)練學(xué)生對機器人編程的掌握，實現(xiàn)機器人“虛—實”雙向編程應(yīng)用，增加學(xué)生的編程實戰(zhàn)經(jīng)驗。

（二）機器人裝調(diào)與維修實訓(xùn)區(qū)

配置一定數(shù)量的機器人裝調(diào)與維修設(shè)備，讓學(xué)生實際動手拆裝機器人，熟練掌握機器人結(jié)構(gòu)，針對本拆裝的零部件要求學(xué)生進行手工測繪，逆向畫出三維修圖、畫裝配圖，配合機器人拆裝3D軟件及拆裝教程，讓學(xué)生快速掌握機器人機械結(jié)構(gòu)。針對控制系統(tǒng)的拆裝，要求學(xué)生在給出原理圖、接線圖的情況下可以熟練完成機器人控制系統(tǒng)的裝配，使學(xué)生可以快速查找、定位機器人控制系統(tǒng)的故障。

（三）機器人典型應(yīng)用實訓(xùn)區(qū)

工業(yè)機器人一般應(yīng)用于可重復(fù)性且勞動強度大、作業(yè)環(huán)境惡劣的環(huán)境，為此在規(guī)劃工業(yè)機器人實訓(xùn)中心時有必要根據(jù)不同應(yīng)用場景設(shè)置貼近真實工業(yè)場景教學(xué)環(huán)境，主要通過工業(yè)機器人多種典型的工作任務(wù)，如分揀、碼垛、上下料、焊接、裝配和噴涂等的基礎(chǔ)應(yīng)用單元的學(xué)習(xí)，配套相應(yīng)周邊外圍設(shè)備，包含機器人本體以外的外設(shè)機電系統(tǒng)的應(yīng)用與維護。

在工作站中，要求學(xué)生掌握工業(yè)機器人本體與控制器的安裝接線、工業(yè)機器人初始化與參數(shù)恢復(fù)、工業(yè)機器人與PLC的IO通訊、工業(yè)機器人的IO接線、工業(yè)機器人常見應(yīng)用程序的編寫與調(diào)試及工業(yè)機器人控制末端的選擇等操作與基本應(yīng)用技術(shù)，讓學(xué)生快速具備機器人單工作站系統(tǒng)集成能力。

（四）機器人綜合應(yīng)用實訓(xùn)區(qū)

該實訓(xùn)區(qū)中，模擬真實工業(yè)場景的智能制造生產(chǎn)線中的各個機器人，可聯(lián)動操作，也可單獨控制。在單獨控制中可以解決工業(yè)機器人基礎(chǔ)教學(xué)過程中涉及的教學(xué)點和技能點，可同時容納更多的學(xué)生同步操作，配合上述單工作站的應(yīng)用，進一步提升設(shè)備利用率;而聯(lián)動控制，則可以將學(xué)生前面所學(xué)的各種基礎(chǔ)知識，如機械、電氣控制、PLC、傳感、氣動等與工業(yè)機器人結(jié)合綜合應(yīng)用，有助于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)工業(yè)機器人的集成應(yīng)用，完善技術(shù)操作技能，滿足多層次個性化教學(xué)需求，同時也可以作為青年教師教研、教改的支撐基地。

五、管理制度建設(shè)

實訓(xùn)中心的建設(shè)不僅要加強專業(yè)實訓(xùn)設(shè)備的配置和結(jié)構(gòu)合理的師資隊伍建設(shè)，還要具有完善的管理制度。通過科學(xué)的管理，能夠有效提升工作效率和質(zhì)量。目前，我國高職院校的實訓(xùn)中心有學(xué)校統(tǒng)一管理的公共實訓(xùn)中心、校外實訓(xùn)基地、各個系分別管理的實訓(xùn)基地等模式。

職業(yè)院校實訓(xùn)中心制度建設(shè)主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：（1）管理制度建設(shè)，明確實訓(xùn)基地的功能、定位、服務(wù)方向、運行模式，使各種資源得以整合與優(yōu)化利用;（2）實訓(xùn)教師管理制度建設(shè)，包括教師理論知識、教學(xué)組織能力、實踐操作能力等方面;（3）實訓(xùn)學(xué)生管理制度建設(shè)，包括在保障學(xué)生正常的實訓(xùn)、人身安全、取得良好的實訓(xùn)效果的前提下明確學(xué)生應(yīng)該做哪些工作和不能夠做哪些工作;（4）實訓(xùn)室教學(xué)管理制度，包括實訓(xùn)教學(xué)的計劃、基本環(huán)節(jié)、成績的考核等。

六、結(jié)論

工業(yè)機器人是未來制造業(yè)的發(fā)展趨勢，作為制造業(yè)大國，我們應(yīng)抓住《中國制造2025》機遇與挑戰(zhàn)，期望本文有助于機器人實訓(xùn)中心建設(shè)的想法能夠得到更多職業(yè)院校的廣泛認同并得到切實應(yīng)用，為我國職業(yè)院校的機器人領(lǐng)域人才培養(yǎng)工作起到添磚加瓦的作用，為國家和地方培養(yǎng)更優(yōu)秀的高素質(zhì)、高技能型人才。

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編輯 馮永霞