區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求導向的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究
——以安徽省機器人專業(yè)為例

何曉婭，袁 彬，雷經(jīng)發(fā)，吳路路，董方方

（1.合肥學院 中德人才交流中心，安徽 合肥 230601；2.安徽建筑大學 機械與電氣工程院，安徽 合肥 230601；3.安徽工程大學 機械工程學院，安徽 蕪湖 241000；4.合肥工業(yè)大學 機械工程學院，安徽 合肥 230009）

引言

作為智能制造技術及裝備的重要分支，機器人是先進制造技術的重要支撐裝備，也是改善人類生活方式的重要工具之一。機器人研發(fā)、制造及應用可以體現(xiàn)一個國家的綜合實力，是制造業(yè)皇冠頂端的明珠。在工業(yè)領域，機器人常用于碼垛、搬運、焊接、噴涂、3D打印、表面拋光等應用場景；在其他領域，機器人常用于消防、救援、醫(yī)療、建筑、餐飲、娛樂等行業(yè)。近年來，新材料、人工智能等新興技術的成熟應用促進了新一代機器人的涌現(xiàn)。

隨著工業(yè)和信息化部發(fā)布《關于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》等一系列方針政策，國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)進入了高速發(fā)展階段。為建設好《中國制造2025安徽篇》，安徽省人民政府辦公廳發(fā)布《安徽省機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2018—2027年）》指出，到2027年，安徽省機器人產(chǎn)業(yè)（全產(chǎn)業(yè)鏈）主營業(yè)務收入突破1800億元，智能工業(yè)機器人和服務機器人達到國際先進水平。

安徽省現(xiàn)有6所高等院校單獨開設機器人工程專業(yè)，其中在全國排名前500的地方本科院校僅有2所，分別是2017年成立的安徽工程大學機器人工程專業(yè)和2018年成立的合肥工業(yè)大學機器人工程專業(yè)，機器人工程專業(yè)本科教育仍處于摸索前進階段，該專業(yè)的畢業(yè)生數(shù)量遠遠不能滿足安徽省機器人行業(yè)發(fā)展的需求。目前，省內(nèi)從事機器人行業(yè)的畢業(yè)生大多來自地方本科院校的機械、電氣、信息技術等相關專業(yè)。作為地方本科院校，以安徽省機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才的需求為導向，研究機器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式，對安徽省機器人產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

一、安徽省機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢分析

隨著國家一系列支持機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的出臺，我國機器人行業(yè)已進入快速發(fā)展時期，安徽省作為長三角機器人產(chǎn)業(yè)的重要中心區(qū)域之一，機器人產(chǎn)業(yè)起步較早，從2013年國家支持建設“蕪馬合”機器人產(chǎn)業(yè)集聚試點之后，安徽省機器人全產(chǎn)業(yè)鏈得到了快速穩(wěn)步發(fā)展，已建成以蕪湖埃夫特、合肥欣奕華、巨一自動化、井松自動化為代表的機器人企業(yè)700余家，截至2020年6月，安徽省申請的機器人相關的專利數(shù)量居全國第6（前5為廣東、江蘇、北京、浙江和上海）。機遇與挑戰(zhàn)并存，安徽省機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也面臨以下幾方面的問題。

（一）機器人核心零部件國產(chǎn)化程度不高

機器人系統(tǒng)的組成部分主要包括機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，機械系統(tǒng)的減速器及機器人控制器仍屬于機器人行業(yè)利潤最大的部分。安徽省機器人減速器的設計制造水平較為薄弱，尤其高精密、高可靠性減速器、控制器及伺服電機的供應商仍大量依賴國外固定供應。從中國受理的機器人相關的專利數(shù)量來看，雖然上游零部件的專利數(shù)量逐年增加，占機器人專利申請量的37%，但精密減速器等核心零部件的專利數(shù)量只占1%，精密機器人減速器依然是制約安徽省乃至全國機器人技術發(fā)展的瓶頸之一。

（二）中低端機器人產(chǎn)品產(chǎn)能過剩

據(jù)安徽省統(tǒng)計局最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從安徽省機器人生產(chǎn)企業(yè)分布來看，安徽省機器人企業(yè)產(chǎn)品多以系統(tǒng)集成為主，應用領域偏向中低端，省內(nèi)規(guī)模以上機器人生產(chǎn)企業(yè)中，應用在中低端領域的工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)占比約為80%。雖然從事機器人產(chǎn)業(yè)的公司有700余家，但自主研發(fā)的機器人減速器等核心零部件在精度保持性、可靠性等方面仍處于產(chǎn)業(yè)鏈的中低端梯隊，利潤較低，依靠系統(tǒng)集成為主的企業(yè)更偏好使用進口核心零部件來提升市場競爭力?？傮w上看，安徽省中低端機器人產(chǎn)品產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象較為明顯。

（三）機器人前沿技術研發(fā)能力薄弱

隨著科技的進步及機器人在人類生產(chǎn)生活中的逐步深入應用，人們對機器人的柔性與智能化水平要求越來越高，柔性機器人技術、智能機器人技術也成為機器人行業(yè)的研究熱點和前沿技術。據(jù)Web of Science和DII數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，2015年中國與機器人相關的論文及專利數(shù)量為4077篇（個），僅次于美國。據(jù)中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以柔性機器人技術為例，北京工業(yè)大學和哈爾濱工業(yè)大學發(fā)表相關研究方向成果的數(shù)量最多，安徽省以合肥工業(yè)大學為代表的科研機構發(fā)表成果數(shù)量排在第12名，安徽省研究機構、院校與北京工業(yè)大學、哈爾濱工業(yè)大學等院校在機器人相關前沿技術領域的研究水平上仍有一定的差距（見圖1）。

圖1 各院校、機構在中國知網(wǎng)上關于柔性機器人方向的總發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計

（四）機器人行業(yè)監(jiān)管體系仍需完善

安徽省機器人行業(yè)的監(jiān)管體制遵循政府職能部門指導下的行業(yè)自律，政府與市場經(jīng)濟起著主導作用。隨著機器人在人類生產(chǎn)生活中應用領域及場景的進一步拓展，對機器人相關產(chǎn)業(yè)施行的法律法規(guī)及風險防控措施還需要不斷完善。與此同時，隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，對機器人行業(yè)市場的實時監(jiān)控體系仍需不斷完善，以強化機器人行業(yè)動態(tài)的預警機制。目前，最新出版的中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告由哈工大機器人（合肥）國際創(chuàng)新研究院與中智科學技術評價研究中心于2021年3月12日發(fā)布，安徽省最新的機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)查報告是在2019年12月12日由安徽省統(tǒng)計局發(fā)布的，因此，安徽省仍需加大力度實時監(jiān)控機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展動向，提升機器人產(chǎn)業(yè)的風險防控能力。

二、安徽省機器人產(chǎn)業(yè)對人才的需求

總體上，機器人產(chǎn)業(yè)分為上游的精密減速器等核心零部件制造、中游的機器人本體制造及下游的系統(tǒng)集成制造。由于上游技術門檻較高，安徽省機器人產(chǎn)業(yè)存在上下游偏科的現(xiàn)象，不利于機器人產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。同時，隨著工業(yè)技術迭代加速，裝備智能化水平持續(xù)提升，多學科在機器人產(chǎn)品上的交叉應用，機器人產(chǎn)業(yè)對相關專業(yè)人才的需求也呈現(xiàn)多樣化趨勢，既急需大力培養(yǎng)能對機器人產(chǎn)業(yè)起到核心技術縱深推動作用的高端人才，也需要培養(yǎng)能夠推進機器人與信息技術等多學科交叉的復合型人才，還需要能夠高效有序促進機器人產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的管理型人才。

（一）機器人核心技術高端人才需求

機器人核心技術主要處在上游產(chǎn)業(yè)鏈，包括機器人精密減速器設計制造技術、伺服電機技術、控制器技術、傳感器技術、末端執(zhí)行器設計制造技術等。安徽省內(nèi)從事相關技術的企業(yè)較少，上游產(chǎn)業(yè)市場占有率較低，根本原因在于缺乏機器人核心零部件高端人才。從安徽省目前機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢來看，機器人產(chǎn)業(yè)正處于冷靜蓬勃發(fā)展期，機器人應用市場較廣，此時正是對精密減速器等機器人核心零部件技術壁壘突破的黃金時期，迫切需要掌握機器人核心零部件設計制造的高端技術人才，為安徽省機器人產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供人才保障。

（二）機器人交叉應用復合型人才需求

安徽省產(chǎn)業(yè)齊全，涵蓋汽車、白色家電、新型顯示、半導體等領域。隨著安徽省乃至全國對機器人消費需求的日趨旺盛，給機器人帶來了應用場景的多樣化，不再是傳統(tǒng)制造業(yè)簡單地用機器人實現(xiàn)基本動作，機器人的功能會越來越豐富，具備針對應用場景的感知行為。未來，能夠支撐機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然不再局限于傳統(tǒng)機器人相關的單一化專業(yè)人才，對融合物理、數(shù)學、新材料、生物、醫(yī)學、信息技術等多學科知識交互交叉的應用復合型人才的需求將會更加強烈。

（三）機器人產(chǎn)業(yè)管理型人才需求

綜觀世界制造業(yè)強國，除了先進的工業(yè)技術之外，還擁有成熟的產(chǎn)業(yè)管理，如德國的制造業(yè)之所以能保持強有力的發(fā)展態(tài)勢，除了與百年來的工業(yè)技術積累有關之外，還與德國的行業(yè)人才培養(yǎng)及行業(yè)管理方式有很大的關系。自2018年中美貿(mào)易摩擦以來，我國所面臨的國際貿(mào)易形勢越來越嚴峻，國家發(fā)布了國內(nèi)國外雙循環(huán)的新發(fā)展策略，安徽省處于長三角腹地，在機器人產(chǎn)業(yè)的應用領域上將有巨大的市場，機器人產(chǎn)業(yè)必然會出現(xiàn)更多的新技術、新產(chǎn)品，機器人產(chǎn)業(yè)的標準化等問題也會隨之而來。因此，機器人上下游產(chǎn)業(yè)的合理布局、機器人市場良性競爭環(huán)境的強力保障、機器人前沿技術的敏銳洞察、機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控、機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略的政策支持等都需要既懂技術又懂管理的綜合管理型人才。

三、構建機器人專業(yè)人才創(chuàng)新培養(yǎng)模式

通過前述對安徽省機器人產(chǎn)業(yè)存在的問題及機器人專業(yè)人才需求的分析，為突破機器人核心技術，促進機器人產(chǎn)業(yè)向更高水平、更深層次發(fā)展，結合安徽省機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況及產(chǎn)業(yè)需求特點，實時對機器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式進行持續(xù)優(yōu)化和快速調(diào)整變得尤為重要，為安徽省機器人產(chǎn)業(yè)可持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展提供有力保障。如圖2所示，構建機器人專業(yè)人才創(chuàng)新培養(yǎng)模式，在強化本土化培養(yǎng)的同時，需要重視國內(nèi)外機器人專業(yè)高端人才引進，構建適應區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才培養(yǎng)體系，建立機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)實時監(jiān)測管理平臺，強化政府、企業(yè)、高校、科研院所在機器人專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的參與程度，推行基于行業(yè)數(shù)據(jù)驅(qū)動的機器人專業(yè)課程改革，實現(xiàn)人才培養(yǎng)方向的精準把握。

圖2 基于區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求導向的機器人創(chuàng)新人才培養(yǎng)架構

（一）建立機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)實時管理分析平臺

機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)的實時性對機器人行業(yè)的發(fā)展方向、發(fā)展進程、抗風險能力等產(chǎn)業(yè)重要指標意義重大。首先，參與機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各方要明確機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)的重要性。在行業(yè)法律規(guī)范下，在政府相關機構、企業(yè)、學校等共同努力下，明確機器人產(chǎn)業(yè)的重要數(shù)據(jù)指標點，由各方共同推選并建立主導機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)管理的機構組織，明確該組織的權利義務、規(guī)章制度等文件，保證機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)獲取的通道及安全性。其次，結合大數(shù)據(jù)、云計算等信息管理技術，有效保證各方提供機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)的準確性。提升機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)管理平臺的智能化水平，實現(xiàn)機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)的高效管理。匯聚機器人上下游產(chǎn)業(yè)高端專業(yè)人才，定期組織開展機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)分析，及時反饋指導機器人上下游企業(yè)的生產(chǎn)和高校機器人相關專業(yè)的人才培養(yǎng)，打造具有閉環(huán)特性的安徽省機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)實時管理分析平臺。

（二）建立培養(yǎng)與引進并重的機器人專業(yè)人才產(chǎn)生機制

安徽省在長三角長江經(jīng)濟帶的影響力逐年提升，但若想高位步入長三角協(xié)同發(fā)展，人才是關鍵。在人才培養(yǎng)機制上，要開發(fā)本土培養(yǎng)和人才引進雙渠道。在本土人才培養(yǎng)方面，應強化省內(nèi)各高校機器人相關專業(yè)人才工程建設，結合省域機器人行業(yè)特點構建個性化的本土化培養(yǎng)體系，全面提升安徽省機器人專業(yè)人才水平；在高端人才引進方面，為重點突破長期制約機器人行業(yè)發(fā)展的核心零部件設計制造能力薄弱等瓶頸，要瞄準相關領域的高端專業(yè)技術人才，從產(chǎn)業(yè)氛圍、人文環(huán)境等角度制定具有強大人才吸引力的配套政策，吸引能夠推動機器人產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的國內(nèi)外機器人專業(yè)尖端人才。

（三）建立機器人基礎研究與應用研究并重的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系

安徽省機器人產(chǎn)業(yè)主要偏向于中下游市場，在上游機器人核心零部件的設計制造等機器人基礎性研究工作方面存在“偏科”現(xiàn)象。以機器人減速器的設計制造核心技術為例，多數(shù)機械類學生只知道齒輪的基本計算，并不清楚內(nèi)部的嚙合機理等基礎理論，難以將前期學習的微分幾何、矩陣理論等基礎知識在專業(yè)領域上進行深度學習和縱深發(fā)展，更無法對機器人減速器的性能進行提升。因此，在減速器高端人才培養(yǎng)過程中，要注重齒輪傳動學、摩擦學、噪聲振動學等方面的高端研究型人才的培養(yǎng)和引進，加大機器人基礎性研究領域人才培養(yǎng)的投入力度，同時兼顧機器人相關技術集成應用人才的培養(yǎng)，建立機器人基礎研究與應用研究并重的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系。

（四）實現(xiàn)基于機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)反饋的高校課程改革

為服務好安徽省機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快培養(yǎng)機器人相關專業(yè)創(chuàng)新型人才，需要加強政校企等各方在相關專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的參與度，加深機器人企業(yè)在高校相關專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的社會責任感，促進高校機器人產(chǎn)業(yè)反饋數(shù)據(jù)及時傳遞到機器人相關專業(yè)的人才培養(yǎng)方案制定、培養(yǎng)過程實施、課程改革等環(huán)節(jié)中。在課程體系前期架構方面，通過各方共同努力，做到對機器人上下游產(chǎn)業(yè)的充分調(diào)研，明確從事相關產(chǎn)業(yè)應具備的知識基礎，基于現(xiàn)有課程與新開課程互補組合的方式，形成初步的機器人相關專業(yè)課程體系架構；在課程目標制定過程中，實時關注機器人行業(yè)數(shù)據(jù)動態(tài)，將反饋回的機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)映射到課程目標的制定環(huán)節(jié)，做到對課程目標的定期完善更新；在日常的理論課程和實踐課程教學環(huán)節(jié)，鼓勵教師和學生深入到機器人上下游產(chǎn)業(yè)中去，參與企業(yè)的管理、研發(fā)、設計制造等過程，從產(chǎn)業(yè)中獲取最新的實例支撐，強化各方在高校機器人相關專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的參與度，實現(xiàn)基于機器人產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)反饋的高校課程改革。

結語

機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開高度適配性創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。隨著安徽省機器人產(chǎn)業(yè)鏈的日趨完善，機器人上下游產(chǎn)業(yè)的需求也逐步從廣過渡到強，機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要性日益凸顯。要匯集機器人、管理相關高端技術人才，深入指導分析機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展各項數(shù)據(jù)，從機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求出發(fā)，發(fā)揮政府、高校、企業(yè)等各方在機器人相關專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的作用，開發(fā)智能化水平高的機器人行業(yè)數(shù)據(jù)實時管理平臺，創(chuàng)新機器人相關專業(yè)課程改革，培養(yǎng)更多能夠服務于安徽省機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新型人才。