基于智能制造的教育部工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地研究

劉澤祥，張 斌，李衛(wèi)民，盧 意

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇泰州225300）

0 引言

新的一輪技術(shù)革命正在席卷而來，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)大量涌現(xiàn)，這為智能制造提供了很好的基礎(chǔ)，智能制造的發(fā)展也成為工業(yè)發(fā)達(dá)國家的主要競爭領(lǐng)域。德國、美國等發(fā)達(dá)國家都已在先進(jìn)制造技術(shù)方面進(jìn)行了全方位研究和戰(zhàn)略布局，具有明顯的優(yōu)勢［1-2］。在人口紅利缺失，勞動(dòng)力成本不斷攀升的背景下，2015年5月國家發(fā)布《中國制造2025》，以推進(jìn)智能制造為制造業(yè)重要發(fā)展方向，構(gòu)建以智能制造為重點(diǎn)的新興制造體系。為響應(yīng)國家制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，培養(yǎng)智能制造技術(shù)人才，國內(nèi)高校圍繞智能制造裝備、智能制造技術(shù)等開展了多方面的研究和人才培養(yǎng)。部分院校建立了智能制造學(xué)院，智能制造相關(guān)專業(yè)也如雨后春筍般涌現(xiàn)，而工業(yè)機(jī)器人作為智能制造的執(zhí)行終端，在智能制造領(lǐng)域是不可或缺的，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研究、應(yīng)用研究領(lǐng)域人才在未來10年缺口極大。國內(nèi)高職院校將人才培養(yǎng)定位在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域，開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)。2019年，全國職業(yè)院校新增工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)89家，目前共有594所高職院校開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)，其中還不包括將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)作為機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)等傳統(tǒng)專業(yè)的一個(gè)分支方向的高職院校［3］。為促進(jìn)職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新技術(shù)技能人才培養(yǎng)模式，提高專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)水平，提升教師科研及技術(shù)服務(wù)能力，2016年6月，學(xué)院開展教育部工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域職業(yè)教育合作項(xiàng)目，成為全國15個(gè)教育部工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地之一［4］。本文結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容與成果，探討智能制造背景下工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的建設(shè)思路。

1 建設(shè)工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地的必要性

泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院是一所市屬高職院校，學(xué)校自開辦以來，以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、為地區(qū)培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才為己任。在泰州地區(qū)，使用工業(yè)機(jī)器人的規(guī)模企業(yè)越來越多，使用工業(yè)機(jī)器人的企業(yè)數(shù)百家，可勝科技（泰州）有限公司2015年ABB工業(yè)機(jī)器人2 000臺，到2018年，企業(yè)共投入工業(yè)機(jī)器人12 000臺，其中ABB工業(yè)機(jī)器人8 000臺。更多的中小型企業(yè)正在著手或計(jì)劃進(jìn)行應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)線的智能化改造，泰州地區(qū)急需一大批工業(yè)機(jī)器人技術(shù)技能型人才。但是由于區(qū)域位置的限制，泰州本地企業(yè)對高技能人才的吸引力不強(qiáng)，造成本地企業(yè)無法招聘到適合的智能制造高技能人才，這就急需建設(shè)一個(gè)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)平臺，為本地企業(yè)培養(yǎng)、培訓(xùn)急需人才。

2 建設(shè)工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地所取得的主要成效

學(xué)院于2016年開設(shè)工業(yè)機(jī)器人專業(yè)，開始工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，借助工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地這一“春風(fēng)”，學(xué)院規(guī)劃了實(shí)訓(xùn)室建設(shè)內(nèi)容，包含工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)操作實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)操作實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)機(jī)器人工藝應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室、智能制造綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室以及機(jī)器人創(chuàng)客空間等，并于2018年12月基地通過驗(yàn)收，圍繞基地建設(shè)及運(yùn)行，開展了一系列教學(xué)活動(dòng)與人才培養(yǎng)方案優(yōu)化、全國職業(yè)院校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)師資培訓(xùn)、產(chǎn)教融合，極大地提高了學(xué)院知名度以及師資隊(duì)伍，更好地服務(wù)學(xué)生、服務(wù)泰州經(jīng)濟(jì)，取得了很好的社會(huì)效應(yīng)［5］。

2.1 基于開放式公共實(shí)訓(xùn)基地，實(shí)現(xiàn)專業(yè)群人才培養(yǎng)的優(yōu)化提升

目前，在本科院校、高職院校相繼成立了智能制造學(xué)院，與智能制造相關(guān)的專業(yè)建設(shè)也已經(jīng)啟動(dòng)，與智能制造相關(guān)的大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興專業(yè)也已誕生。因此，打破傳統(tǒng)專業(yè)的設(shè)置界線，結(jié)合智能制造相關(guān)技術(shù)，借助智能制造企業(yè)進(jìn)行傳統(tǒng)專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，培養(yǎng)跨學(xué)科復(fù)合型人才勢在必行［6］。

企業(yè)智能制造的第一步就是“機(jī)器人換人”，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的“無人化”工廠，生產(chǎn)過程中簡單重復(fù)性的崗位逐漸為工業(yè)機(jī)器人所替代。為了更好地適應(yīng)未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、工作崗位的變化，學(xué)院針對“中國制造2025”之智能制造，聚焦智能制造核心崗位，將高職院校機(jī)電裝備制造專業(yè)群技術(shù)人才培養(yǎng)定位在“智能制造設(shè)備設(shè)計(jì)、加工、裝調(diào)、操作、維護(hù)、系統(tǒng)集成及應(yīng)用”，立足專業(yè)群平臺，結(jié)合合作企業(yè)需求，以傳統(tǒng)專業(yè)為基礎(chǔ)，對專業(yè)進(jìn)行重新布局，提出“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)+傳統(tǒng)專業(yè)技術(shù)”專業(yè)建設(shè)方案，對傳統(tǒng)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、實(shí)訓(xùn)等方面進(jìn)行了基于智能制造技術(shù)的優(yōu)化調(diào)整，如圖1所示，工業(yè)機(jī)器人作為先進(jìn)生產(chǎn)工具，圍繞智能制造新技術(shù)逐步進(jìn)行傳統(tǒng)專業(yè)升級，以適應(yīng)未來智能制造技術(shù)發(fā)展的要求，提出“專業(yè)能力+專業(yè)拓展能力+通用能力”的培養(yǎng)模式。專業(yè)能力將作為傳統(tǒng)專業(yè)的一種基本能力，根據(jù)崗位工作任務(wù)的需求，培養(yǎng)應(yīng)對高端裝備的操作、維護(hù)、集成應(yīng)用等方面的能力；通用能力泛指培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新、溝通、協(xié)作等方面的能力；而專業(yè)拓展能力，將作為一種競爭核心能力，在未來職業(yè)競爭中具有顯著優(yōu)勢的能力。因此，根據(jù)智能制造相關(guān)技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)專業(yè)就業(yè)特點(diǎn)，將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)課程納入新的課程體系和培養(yǎng)方案，為職業(yè)發(fā)展打下基礎(chǔ)。

依托工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地，學(xué)院加強(qiáng)教學(xué)資源和實(shí)訓(xùn)教材的開發(fā)，面向工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，開設(shè)“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”“工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程”“工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真”“工業(yè)機(jī)器人工藝應(yīng)用”“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成與應(yīng)用”等教學(xué)做一體化實(shí)訓(xùn)課程，使學(xué)生除了具備工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)知識、基本操作與編程能力外，側(cè)重提高學(xué)生的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成能力，滿足高素質(zhì)人才培養(yǎng)要求。面向機(jī)電一體化專業(yè)、數(shù)控技術(shù)專業(yè)、電氣自動(dòng)化專業(yè)所有學(xué)生，結(jié)合基地現(xiàn)有設(shè)備量身打造了“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用”教學(xué)做一體化實(shí)訓(xùn)課程，課程內(nèi)容涉及工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)、虛擬仿真與離線編程、機(jī)器人基本操作等內(nèi)容，使學(xué)生熟知工業(yè)機(jī)器人基本原理、結(jié)構(gòu)、掌握工業(yè)機(jī)器人的基本操作及編程，適應(yīng)未來智能制造技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用要求。

圖1 基于工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地，提升專業(yè)群各專業(yè)技能培養(yǎng)內(nèi)容

2.2 基于開放式公共實(shí)訓(xùn)基地，建立智能制造產(chǎn)教研融合實(shí)踐平臺

基于教育部工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地，成功申報(bào)了江蘇省智能制造產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)平臺，拓展了更多的合作企業(yè)資源，實(shí)現(xiàn)了深度校企合作模式，建設(shè)智能技術(shù)促進(jìn)中心，建立了校中廠、智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院，學(xué)生在校期間積極參與企業(yè)項(xiàng)目，參加以企業(yè)為主導(dǎo)的各類培訓(xùn)，提升了專業(yè)技能，拓展了知識面，與建立廠中校相比，學(xué)生通過頂崗實(shí)習(xí)等方式深入企業(yè)實(shí)踐，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，極大地提升了專業(yè)技能，拓展了視野，同時(shí)校企緊密合作，共同開發(fā)教學(xué)資源，提升師資團(tuán)隊(duì)能力，形成了智能制造產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺，如圖2所示，為培養(yǎng)復(fù)合型技能人才打下良好的基礎(chǔ)。

圖2 智能制造產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺

基于智能制造產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺，學(xué)院建立了豐富的教學(xué)資源庫、虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺、教學(xué)就創(chuàng)業(yè)平臺和創(chuàng)客空間等，成了全國職業(yè)院校工業(yè)機(jī)器人師資培養(yǎng)基地、ABB/新時(shí)代工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用研發(fā)中心以及ABB工業(yè)機(jī)器人工程師認(rèn)證中心，實(shí)現(xiàn)了從基本技能培養(yǎng)、專項(xiàng)技能培養(yǎng)到復(fù)合技能培養(yǎng)的復(fù)合型人才培養(yǎng)模式。

基于智能制造產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺，優(yōu)化了學(xué)院課程體系，提升了師資團(tuán)隊(duì)能力，豐富了師資團(tuán)隊(duì)成果，為高端技能人才的培養(yǎng)探索提供了基礎(chǔ)，卓越人才班的改革，高效地開展了技能競賽，有效地開展了科研、教研和科技服務(wù)等工作，在社會(huì)服務(wù)、人員培訓(xùn)、校-校對接合作等方面，取得了較好的成效。以企業(yè)真實(shí)

項(xiàng)目推進(jìn)基地建設(shè)，其作用表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。（1）校企合作開發(fā)特色課程。

根據(jù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求，合理設(shè)置工業(yè)機(jī)器人及智能制造模塊課程群，在課程教學(xué)內(nèi)容選取上堅(jiān)持課程項(xiàng)目“來源企業(yè)、服務(wù)教學(xué)”，充分利用企業(yè)的真實(shí)工程案例，輔以各類教學(xué)方法，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果。由校企共同制訂課程標(biāo)準(zhǔn)、共同完成教材的編寫和教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施，同時(shí)加強(qiáng)骨干教師專業(yè)技能、職教理念的培訓(xùn)，鼓勵(lì)教師深入行業(yè)企業(yè)一線，及時(shí)將新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法融入傳統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容，積極開展項(xiàng)目化特色教材建設(shè)，以優(yōu)質(zhì)核心課程建設(shè)為龍頭，帶動(dòng)項(xiàng)目化特色教材建設(shè)。項(xiàng)目開展以來，與企業(yè)共同開發(fā)3門項(xiàng)目化特色課程：“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)-基于KUKA機(jī)器人”“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成與應(yīng)用”“工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真與離線編程”。

（2）校企共同開發(fā)教學(xué)資源。

校企共同組建教學(xué)資源開發(fā)團(tuán)隊(duì)，校企共同開發(fā)包括工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)教材、實(shí)訓(xùn)教材、PPT、視頻、微課、三維模型、三維虛擬仿真動(dòng)畫、圖片等教學(xué)資源，將數(shù)字“碎片化”資源與教學(xué)知識技能點(diǎn)有機(jī)整合為一體，豐富教學(xué)素材，更新虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺，滿足教與學(xué)的新要求。

通過校企共同開發(fā)相關(guān)資源，案例的選取、內(nèi)容的安排等方面都得到了優(yōu)化，所編著的教材和資源具有以下特點(diǎn)：

①主題鮮明，內(nèi)容豐富，知識點(diǎn)突出，真實(shí)案例與教學(xué)方法相結(jié)合，通過真實(shí)的案例讓學(xué)生從枯燥乏味的書本中解放出來，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性及探究性。

②以企業(yè)真實(shí)案例為項(xiàng)目內(nèi)容，少去了一些冗余的知識，使得教學(xué)內(nèi)容精簡，典型案例化的教與學(xué)情景，使學(xué)生們能夠快速掌握專業(yè)知識，有效地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

③校企聯(lián)合開發(fā)教材的編寫，教學(xué)資源的準(zhǔn)備，規(guī)范了學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中的各種操作要領(lǐng)，枯草知識案例化，使學(xué)生能夠通俗易懂地掌握專業(yè)知識，理解技能操作的步驟和要領(lǐng)。

④企業(yè)工程師根據(jù)實(shí)際工廠作業(yè)特點(diǎn)，準(zhǔn)備素材和習(xí)題，能夠使學(xué)生幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺，有效地提升學(xué)習(xí)水平，高效地掌握知識點(diǎn)和技能。

⑤真實(shí)案例豐富，為工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真準(zhǔn)備了大量的素材，使學(xué)生在課余時(shí)間有目的、有思路地進(jìn)行建模、工作站布局、仿真和離線編程等方面的學(xué)習(xí)。

（3）提升師資團(tuán)隊(duì)能力和社會(huì)服務(wù)能力。

依托智能制造產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺，建設(shè)專業(yè)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，教師參與企業(yè)項(xiàng)目，提升實(shí)踐能力和教學(xué)能力，同時(shí)聘請行業(yè)企業(yè)專家10名擔(dān)任兼職教師。專業(yè)團(tuán)隊(duì)建設(shè)成效明顯，在項(xiàng)目申報(bào)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)、教學(xué)成果、科研服務(wù)等方面都取得了一定的成果。

適應(yīng)區(qū)域高端裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)需要，依托智能制造產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺，江蘇省及周邊地區(qū)的企業(yè)、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、社會(huì)團(tuán)體提供工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)相關(guān)的專業(yè)技能培訓(xùn)。為泰州地區(qū)高端裝備制造業(yè)的設(shè)備維護(hù)及設(shè)備智能化改造提供技術(shù)服務(wù)，重點(diǎn)為企業(yè)開展工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)服務(wù)、生產(chǎn)線智能化改造、產(chǎn)品研發(fā)等技術(shù)服務(wù)，幫助企業(yè)解決技術(shù)難題，推動(dòng)校企合作辦學(xué)、合作育人、合作發(fā)展。充分利用學(xué)院的智力資源和門類齊全、技術(shù)先進(jìn)的各種儀器設(shè)備，使實(shí)訓(xùn)平臺成為科技成果轉(zhuǎn)化基地，技術(shù)推廣、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)咨詢基地。

3 結(jié)語

為期2年的教育部工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)已經(jīng)完成，并于2018年12月1日順利通過答辯驗(yàn)收。通過這個(gè)項(xiàng)目，學(xué)院無論在硬件還是軟件方面都得到了很大的提升，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）通過簽約大會(huì)、全國職業(yè)院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)骨干教師培訓(xùn)等方式，擴(kuò)大了我校在國內(nèi)的影響力，拓展了更多的合作資源，基地將成為ABB機(jī)器人專業(yè)講師認(rèn)證中心。

（2）開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的相關(guān)專業(yè)課程，優(yōu)化了專業(yè)群的課程體系，豐富了課程資源，進(jìn)行了“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)+傳統(tǒng)專業(yè)”的升級，實(shí)現(xiàn)專業(yè)群人才培養(yǎng)的優(yōu)化提升。

（3）基于教育部工業(yè)機(jī)器人開放式公共實(shí)訓(xùn)基地產(chǎn)教融合建立的智能制造產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺，共同開發(fā)教學(xué)資源，提升了學(xué)院師資團(tuán)隊(duì)能力，豐富了師資團(tuán)隊(duì)成果，有效地開展了科研、教研和科技服務(wù)等工作。

總結(jié)過去方能更好地展望未來?；诂F(xiàn)有的成果，繼續(xù)挖掘其中的潛能，有關(guān)建議主要有以下幾點(diǎn)：

（1）更好地發(fā)揮基地的作用，加強(qiáng)教學(xué)資源的開發(fā)，更好地服務(wù)于教學(xué)。

（2）加強(qiáng)師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提高行業(yè)影響力，爭取更多的優(yōu)秀資源，以滿足基地后期建設(shè)。

（3）加強(qiáng)校企合作，借助企業(yè)設(shè)備，加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)多方位教學(xué)，豐富教學(xué)資源，加強(qiáng)社會(huì)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)工作，解決企業(yè)真實(shí)需求，打響“泰州市機(jī)器人公共技術(shù)服務(wù)平臺”。