校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地建設(shè)與運營模式探討

郝 剛，陳淑花，馮少華

（武漢城市職業(yè)學(xué)院 機電工程學(xué)院，湖北 武漢 430064）

0 引言

智能制造(Intelligent Manufacturing，IM)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)。深化“產(chǎn)教”融合，加強校企協(xié)同創(chuàng)新，探索育人的新模式符合國家對于職業(yè)教育改革和發(fā)展的方向，特別符合建設(shè)多元辦學(xué)的現(xiàn)實要求?！秶鴦?wù)院辦公廳關(guān)于深化“產(chǎn)教”融合的若干意見》和《國家職業(yè)教育改革實施方案》從總體布局、發(fā)展方向、改革措施和組織實施等為校企協(xié)同創(chuàng)新提供行之有效的主旨思路[1-2]。高等院校的校企協(xié)同創(chuàng)新實訓(xùn)基地建設(shè)是實現(xiàn)雙方互惠互利，合作共贏的基礎(chǔ)性工程。

焊接是裝備制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)制造環(huán)節(jié)，也是目前高技能型人才缺口大，智能化裝備轉(zhuǎn)型升級快的新興行業(yè)。特別是近年來焊接機器人技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用帶來設(shè)備、工藝、方法的全面革新，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型對焊接自動化方向高技能人才需求旺盛[3]?！爸悄苤圃臁毕潞附赢a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，以焊接機器人為代表的焊接自動化技術(shù)發(fā)展使得傳統(tǒng)的教學(xué)和實訓(xùn)基地不能滿足產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級帶來的新要求，創(chuàng)新建設(shè)基地及改革運營模式的需求迫在眉睫。

“智能制造”下，引入校企協(xié)同創(chuàng)新實訓(xùn)基地的建設(shè)與運營,一方面要滿足教學(xué)和科研的需要，另一方面也能為合作企業(yè)提供新產(chǎn)品研究基地。企業(yè)項目引入院校，開展協(xié)同創(chuàng)新研發(fā)能夠激活高校教師的科研能力，及時更新教學(xué)素材，院校服務(wù)企業(yè)，為企業(yè)提供配套的研發(fā)資源，最終實現(xiàn)雙贏。

1 標(biāo)準(zhǔn)體系的機器人焊接實訓(xùn)基地建設(shè)與管理

以標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)準(zhǔn)建立機器人焊接實訓(xùn)基地的目的就是為實訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)造高標(biāo)準(zhǔn)、更貼合一流的制造現(xiàn)場場景，能夠使得學(xué)生在院校的實訓(xùn)學(xué)習(xí)即具備一定的工作能力和現(xiàn)場管理能力和國際化視野，以實現(xiàn)與未來企業(yè)工作崗位的無縫銜接，滿足企業(yè)的需求。同時機器人焊接實訓(xùn)課程實施過程是一個復(fù)雜、多課程融合的教學(xué)過程，其中包含著材料、設(shè)備、人員、技術(shù)方案、質(zhì)量管理、現(xiàn)場管理等諸多方面的知識。這類知識脫離實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境和課程目標(biāo)，學(xué)生難以理解和掌握。

引入ISO9001 質(zhì)量管理體系、ISO3834 焊接質(zhì)量管理體系、ISO9606 國際焊工考試實驗方法及要求、ANSI/AWS D16.1M/D 16.1-2004 美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會機器人電弧焊接安全規(guī)范等國際標(biāo)準(zhǔn)作為主要參考，結(jié)合相關(guān)的我國國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，加強對機器人焊接實訓(xùn)基地的規(guī)范化建設(shè)和管理。機器人焊接實訓(xùn)基地建設(shè)力圖結(jié)合現(xiàn)有的實訓(xùn)基地條件，模擬從原材料管理、設(shè)備管理與維護、生產(chǎn)流程標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)場管理的全流程的標(biāo)準(zhǔn)化管控。該類標(biāo)準(zhǔn)通常是企業(yè)執(zhí)行的最嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)參考，也是行業(yè)內(nèi)的最高要求。企業(yè)通過該類標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，意味著步入高端制造業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品才能進入國際高端市場。

在實訓(xùn)基地的基礎(chǔ)建設(shè)方面，按照ISO3834 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)焊材庫、設(shè)備庫、無損檢測實驗室，在實訓(xùn)作業(yè)區(qū)域設(shè)置較為寬敞的機器人焊接工位，同時在機器人作業(yè)范圍內(nèi)安裝半封閉式排煙除塵系統(tǒng)保障現(xiàn)場環(huán)境符合國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。按照ISO9606標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)理論講授區(qū)域，配置焊工考核的信息化設(shè)備，構(gòu)建理實一體化實訓(xùn)室。此外，在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系的機器人實訓(xùn)基地的布置中，實訓(xùn)室和作業(yè)區(qū)域的設(shè)置與工作流程一致，具備理實一體化實訓(xùn)教學(xué)的環(huán)境條件，實訓(xùn)項目覆蓋機器人焊接技能型人才培養(yǎng)的體系。

圖1 基于標(biāo)準(zhǔn)體系的實訓(xùn)教學(xué)與實踐工作流設(shè)計

2 校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地運營管理

2019年，《國家職業(yè)教育改革實施方案》（國發(fā)[2019]4 號）強調(diào)“積極吸引企業(yè)和社會力量參與，指導(dǎo)各地各校借鑒德國、日本、瑞士等國家經(jīng)驗，探索創(chuàng)新實訓(xùn)基地運營模式”[4]。實訓(xùn)基地運營管理與企業(yè)市場競爭協(xié)同統(tǒng)籌與規(guī)劃，涵蓋生產(chǎn)制造領(lǐng)域和運營推廣領(lǐng)域，構(gòu)建現(xiàn)代化的運營管理理論。在實訓(xùn)基地的運營管理過程中，投入的教師、設(shè)備、物料、場地、教材等教學(xué)資源，更好地服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，契合企業(yè)的需求。

高等院校實訓(xùn)基地的建設(shè)通常需要投入大量的人力物力和較長時間，投入使用后又需要一定周期的教學(xué)磨合才能使其發(fā)揮效能。以焊接機器人為代表的高端裝備實訓(xùn)基地的設(shè)備價值高、配套資源建設(shè)一次性投入較大，但是專業(yè)實訓(xùn)課程教學(xué)量少，導(dǎo)致使用率偏低，極易出現(xiàn)投入與產(chǎn)出比例失衡的矛盾。

校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地的運營是提高實訓(xùn)基地利用率、降低企業(yè)成本、提高企業(yè)效益、豐富高等院校豐富實踐教學(xué)資源的解決方案。

以運營管理提高實訓(xùn)基地利用率，校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地由院校提供設(shè)備和師資，為企業(yè)的創(chuàng)新提供硬件和軟件的支持，為企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)與測試提供設(shè)計、制造和測試的實驗室資源。通過參與企業(yè)研發(fā)和試制過程，特別是高端實訓(xùn)設(shè)備的共享機制，提高實訓(xùn)基地的利用率。

實訓(xùn)物料的管理直接體現(xiàn)了管理效率。實訓(xùn)物料的存儲、使用、消耗過程的管理工作是實訓(xùn)基地使用中重要的環(huán)節(jié)和內(nèi)容。通過引入校企協(xié)同創(chuàng)新實訓(xùn)基地建設(shè)，提高物料的周轉(zhuǎn)效率，避免物料貯存失效，實現(xiàn)分類管理，優(yōu)化物料貯存量，創(chuàng)新物料管理模式，提高物流庫管效率。

以運營管理提高實訓(xùn)教學(xué)效果，通過構(gòu)建校企協(xié)同創(chuàng)新機器人實訓(xùn)基地承接企業(yè)的部分研發(fā)任務(wù)，引入企業(yè)最新的案例豐富實訓(xùn)教學(xué)的內(nèi)容，同時為雙師型教師的職業(yè)發(fā)展和科研工作提供素材。校企協(xié)同創(chuàng)新應(yīng)用在實訓(xùn)典型案例開發(fā)、教材編寫、教法創(chuàng)新等方面提供廣泛的素材，提高實訓(xùn)教學(xué)的效果。

校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地運營工作需要系統(tǒng)化管理，包括協(xié)同創(chuàng)新的研究方向確立、項目規(guī)劃、設(shè)備管理、原材料管控、工藝評定、質(zhì)量管控、項目評價，最終實現(xiàn)運營從人、機、料、法、環(huán)五個維度實現(xiàn)閉環(huán)管理[5]。

3 打造服務(wù)型校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地

服務(wù)型的校企協(xié)同創(chuàng)新實訓(xùn)基地才能吸引合作企業(yè)開展長期深度的合作，通過其服務(wù)能力，并以區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，才能構(gòu)建適合企業(yè)需求和院校人才培養(yǎng)的共享型實訓(xùn)基地[6]。金屬材料加工行業(yè)的發(fā)展日新月異，特別是新材料、新方法、新設(shè)備、新工藝的導(dǎo)入使得行業(yè)發(fā)展持續(xù)更新，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷的調(diào)整和升級。服務(wù)型的校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地建設(shè)，不斷強化服務(wù)優(yōu)勢，不斷轉(zhuǎn)型升級，提高服務(wù)合作企業(yè)的能力，提高校企協(xié)同創(chuàng)新點深度。

通過引入企業(yè)橫向課題和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基金的形式，加速企業(yè)項目為導(dǎo)向的協(xié)同創(chuàng)新，探索效率高、層次深、開放度高的協(xié)同共建形式。通過設(shè)置職業(yè)技能鑒定中心和企業(yè)培訓(xùn)中心，建設(shè)校內(nèi)校外“雙師型”教師庫，加強校企在職業(yè)資格鑒定和人員培訓(xùn)方面的深度協(xié)作[7]。此外，校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地既可以成為行業(yè)、企業(yè)、院校的技能競賽場地，也可以為機器人焊接方向的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供孵化環(huán)境。

服務(wù)型校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地的另外一種模式為共享性資源服務(wù)平臺，服務(wù)行業(yè)發(fā)展與產(chǎn)能轉(zhuǎn)型升級[8-9]。在企業(yè)員工培訓(xùn)與技能競賽方面，基地提供理論講授場地和競賽實操場地與服務(wù)；在職業(yè)技能鑒定方面，與相關(guān)部門通力合作，設(shè)置考點服務(wù)需求的學(xué)員；在行業(yè)技術(shù)交流方面，通過組織技術(shù)交流學(xué)術(shù)會議，促進技術(shù)發(fā)展，服務(wù)技術(shù)交易；在測試設(shè)備、儀器共享方面，通過基地平臺聯(lián)絡(luò)需求雙方實現(xiàn)資源共享；在二手設(shè)備交易方面，通過基地平臺促成需求雙方放心交易。

圖2 校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地服務(wù)范圍

充分發(fā)揮政府、院校、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會等的引領(lǐng)作用，依托校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地建設(shè)，為院校人才培養(yǎng)，企業(yè)技術(shù)服務(wù)與支持，大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新提供全方位的支持與服務(wù)。

4 結(jié)束語

在校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地建設(shè)方面，武漢城市職業(yè)學(xué)院與中國一冶焊接技術(shù)培訓(xùn)中心開展合作，在企業(yè)專家的指導(dǎo)下建設(shè)含18 個焊接工位并配置排煙除塵系統(tǒng)的機器人焊接實訓(xùn)基地，實訓(xùn)基地獲批成為武漢市實習(xí)實訓(xùn)基地。在實訓(xùn)基地運營方面，基地主要承接鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)的試板焊接任務(wù)，目前已具備測試鋼板焊接能力、鋁合金罐體試板焊接能力和新焊接材料的焊接測試條件，同時依托湖北省焊接協(xié)會開展機器人焊接為核心的“產(chǎn)教學(xué)研”工作。實訓(xùn)基地的運營結(jié)果表明，實訓(xùn)基地初步能夠滿足行業(yè)內(nèi)基本的試板焊接測試，未來在合作企業(yè)關(guān)心的理化分析、強度分析等方面還需要繼續(xù)加大建設(shè)力度。

“智能制造”下機器人焊接技術(shù)被廣泛應(yīng)用于材料加工行業(yè)，逐步替代惡劣環(huán)境下的人工焊接作業(yè)。設(shè)備的更新與迭代帶來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的持續(xù)升級，高等院校的人才培養(yǎng)與社會服務(wù)需要與之對接，伴隨區(qū)域產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)型共同成長。校企協(xié)同創(chuàng)新機器人焊接實訓(xùn)基地建設(shè)是校企合作模式全新的探索，首先高校遵循國內(nèi)外行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)符合標(biāo)準(zhǔn)體系的實訓(xùn)基地，其次引入?yún)^(qū)域行業(yè)內(nèi)有合作需求的企業(yè)，共同研發(fā)，共同探討人才培養(yǎng)，再次盤活資產(chǎn)，提高設(shè)備耗材的利用率和周轉(zhuǎn)率，打造服務(wù)型校企協(xié)同創(chuàng)新基地，最終通過校企協(xié)同實訓(xùn)基地的建設(shè)加強校企合作，優(yōu)化人才培養(yǎng)，助力區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展。