基于“機器人產(chǎn)業(yè)”的機電一體化技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)研究

周曲珠 郭秀華

摘要：智能制造是“十三五”期間制造業(yè)改革的主攻方向，服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需要是職業(yè)技術(shù)教育的使命和立足之本，面向“中國制造2025”的機電一體化專業(yè)的建設(shè)與課程改革必定要緊隨蘇州產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展步伐，向智能制造領(lǐng)域拓展，在編寫人才培養(yǎng)方案之前需要根據(jù)企業(yè)已有的及潛在的崗位及其能力需求進行知識和能力的架構(gòu)，科學(xué)合理的設(shè)置其學(xué)習(xí)領(lǐng)域，改革機電專業(yè)的人才培養(yǎng)模式和人才培養(yǎng)方案。本課題組提出在現(xiàn)有的機電一體化課程建設(shè)上嵌入機器人應(yīng)用技術(shù)所需的知識模塊，安排學(xué)習(xí)的內(nèi)容，既保證了招生來源，也能滿足機器人產(chǎn)業(yè)對人才的需求。

Abstract： Intelligent manufacturing is the main direction of the reform of the manufacturing industry during the "13th Five-Year". It is the mission of vocational and technical education to serve the needs of regional economic development. Construction and curriculum reform of the Mechatronic Engineering oriented to "China made 2025" must follow the pace of development of industrial structure in Suzhou， to expand the field of intelligent manufacturing. Prior to the preparation of talent training programs， it needs to make the knowledge and ability structure according to the existing and potential position and ability requirement of the enterprise， scientific and reasonable set up its study field， reform the Mechatronic Engineering professional personnel training mode and personnel training programs. The research group proposes to embed knowledge module of robot application technology in the existing Mechatronic Engineering course， and arrange the learning content， to ensure the source of enrollment and meet the needs of the robot industry for talents.

關(guān)鍵詞：機器人產(chǎn)業(yè)；機電一體化；專業(yè)人才；培養(yǎng)研究

Key words： robot industry；mechatronic engineering；professional talents；training research

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0249-03

0 引言

為應(yīng)對德國的工業(yè)4.0，我國工信部提出了“中國制造2025”，國務(wù)院在《中國制造2025》的通知中強調(diào)“制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基”（國發(fā)〔2015〕28號[1]。《中國制造2025》的主攻方向是推進智能制造，是基于信息物理系統(tǒng)的智能改造升級，以打造具有國際競爭力的制造業(yè)。面對已經(jīng)悄然來臨的第四次工業(yè)革命，高職院校的專業(yè)建設(shè)應(yīng)該快速響應(yīng)，為社會企業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)工業(yè)變化所需要的人才，這是高職教育的使命，也是高職教育立足取勝的基礎(chǔ)。

1 中國制造2025的主要內(nèi)涵分析

智能系統(tǒng)包括“人本系統(tǒng)”和“人機系統(tǒng)”，“人體系統(tǒng)”是人類以其智能直接參與活動的系統(tǒng)，如金融系統(tǒng)、保險系統(tǒng)、體育系統(tǒng)等經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)； “人機系統(tǒng)”是指人與機器共同工作系統(tǒng)，實際上智能系統(tǒng)就是基于知識處理的信息系統(tǒng)。在《中國制造2025》引領(lǐng)下，中國正在大力推進智能制造，主要是基于信息物理系統(tǒng)的智能改造升級，即以智能裝備、智能制造為主題，是基于數(shù)字信息以處理知識為己任的制造技術(shù)。

智能制造的核心是建立智能工廠和數(shù)字車間，發(fā)展智能裝備，實現(xiàn)智能生產(chǎn)，走以機器換人的路。人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術(shù)應(yīng)用于整個工業(yè)生產(chǎn)過程，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)工廠與用戶、工廠與企業(yè)、工廠與零售等各相關(guān)節(jié)點的無縫互聯(lián)，使得大規(guī)模的個性化定制成為可能。這是我國為迎接世界科技的第四次革命提出的科技改革綱領(lǐng)?？萍几锩某晒κ且詣?chuàng)新驅(qū)動為先導(dǎo)，在發(fā)展過程中始終堅持綠色的發(fā)展理念，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，減少浪費，提高資源的回收利用率，在技術(shù)、工藝、裝備及其推廣應(yīng)用方面注意環(huán)保，減少污染和浪費，還需要大家增強質(zhì)量意識，2016年5月19日國務(wù)院印發(fā)了“國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要”強調(diào)科技創(chuàng)新是提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐。

創(chuàng)新的主導(dǎo)著是人，因此，中國制造2025還提出了“人才為本”，人才是中國制造2025成功實現(xiàn)的重要保障。職業(yè)院校的使命是為社會培養(yǎng)具有一定技能的高素質(zhì)的技能型人才。

2 智能制造業(yè)企業(yè)崗位要求分析

在“十三五”期間中國為推進智能制造大力發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)，主要是推進企業(yè)向智能裝備、智能工廠以及無人化工廠發(fā)展，未來的5～10年是機器人產(chǎn)業(yè)的大好發(fā)展時機，用機器代替人工來降低用工成本，提高和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，進行產(chǎn)品的個性化定制。機器人的大量推廣勢必需要會維修和使用機器人的人，這些人才是高職院校培養(yǎng)的。目前雖然機器人很熱，機器人人才也很好就業(yè)，但似乎家長和學(xué)生對機器人專業(yè)認可度并不高，倒是大家對機電一體化專業(yè)的認可程度非常高。其實，中國企業(yè)也還是處在“2.0補課、3.0普及、4.0示范”階段[3]，有不少企業(yè)還處在工業(yè)2.0或2.5階段，因此很多企業(yè)為解決招工難以及勞動力成本高的問題，迫切地進行生產(chǎn)線的自動化改造，建造無人化的生產(chǎn)工廠的企業(yè)還是少數(shù)。自動化的生產(chǎn)線的建成也是需要大量的懂得機電一體化技術(shù)的使用及維修人員。而且具有機電一體化技術(shù)基礎(chǔ)的技術(shù)人員向機器人領(lǐng)域轉(zhuǎn)型也容易得多。機器人的組裝、調(diào)試和維修人員是需要懂專業(yè)技術(shù)的人才能勝任，目前工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)人才缺口就達到20萬，并且還以每年20%的速度增長[3]。

機電一體化技術(shù)專業(yè)可以面對的崗位很多，主要面向的崗位如圖1所示。

3 機電一體化專業(yè)人才學(xué)習(xí)領(lǐng)域分析

人才崗位需求分析主要從制造廠商及產(chǎn)品的應(yīng)用企業(yè)需要來進行分析，主要包括機器的組裝、銷售、售后的安裝調(diào)試、技術(shù)支持等專業(yè)人才，對于應(yīng)用企業(yè)需要懂得智能產(chǎn)品的調(diào)試維護、操作編程等綜合素質(zhì)較強的技術(shù)人才。特別是工業(yè)機器人現(xiàn)場編程調(diào)試人員更是缺口巨大。隨著企業(yè)數(shù)字化改造的深入，對一些工具軟件如CAD、CAM、CAE、CAPP、MES、ERP的應(yīng)用將成為基本能力要求，精益專員、逆向造型、3D打印、精密測量與檢驗崗位越來越重要。

3.1 知識架構(gòu)分析

職業(yè)技術(shù)教育能得生存的基礎(chǔ)是培養(yǎng)出的人一定要能接地氣，要能符合企業(yè)和社會的需要，因此，在課程設(shè)計方面還是要緊跟形勢發(fā)展需要，更緊密地分析新形勢下的崗位需求和知識架構(gòu)。

崗位結(jié)構(gòu)的變化對人的職業(yè)能力提出了新要求，職業(yè)院校機電一體化專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生大多數(shù)是從事機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)、管理、銷售、組裝、安裝調(diào)試等技術(shù)技能工作，能夠操作和組裝及調(diào)試機器人等智能設(shè)備的人才已經(jīng)算是比較優(yōu)秀的人才了。隨著流水生產(chǎn)線無人化的改造，重復(fù)性質(zhì)的操作崗位會被機械手或機械人代替，需要懂工藝的技術(shù)人員更多地關(guān)注工藝布局、工藝實施、工藝優(yōu)化，對技術(shù)人員能用軟件進行編程的能力要求也越來越普遍，同時要求具備管理信息數(shù)據(jù)的能力，因此職業(yè)院校的相關(guān)專業(yè)在課程設(shè)置上既要兼顧到大部分學(xué)生的實際情況，還要估計少數(shù)優(yōu)秀學(xué)生要掌握的知識點及應(yīng)具備的職業(yè)能力，要盡可能與實際要求接軌。圖2為蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的機電一體化技術(shù)專業(yè)的知識架構(gòu)，主要職業(yè)素質(zhì)類、職業(yè)知識類、職業(yè)能力類和職業(yè)拓展類。

3.2 學(xué)習(xí)領(lǐng)域分析

機電一體化是機械、電子、自動控制及信息處理相結(jié)合的交叉學(xué)科，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、數(shù)據(jù)通訊、工業(yè)控制機、數(shù)據(jù)顯示裝置、傳感原件等有機地結(jié)合在一起的具有一定智能的系統(tǒng)[4]。因此，機電一體化技術(shù)專業(yè)的學(xué)習(xí)領(lǐng)域自然是要涉及機械及電器方面，機械方面的基礎(chǔ)性內(nèi)容包括機械制圖、機械基礎(chǔ)及制造基礎(chǔ)方面自然需要掌握，在制造業(yè)對產(chǎn)品的檢測是質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，因此精度檢測與公差配合的內(nèi)容也是必不可少；“十三五”期間大力發(fā)展機器人，機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是與機構(gòu)學(xué)相關(guān)，因此“機構(gòu)學(xué)”也是必需的內(nèi)容，通過計算機進行輔助設(shè)計及制造是智能制造業(yè)的具體應(yīng)用形式之一，因此說CAD、CAM課程也是要設(shè)置的；電工電子技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)應(yīng)用等在自動化生產(chǎn)領(lǐng)域司空見慣，應(yīng)用越來越普遍，因此關(guān)于這些電工電子的內(nèi)容及液壓氣動技術(shù)的內(nèi)容也是要讓學(xué)生學(xué)習(xí)的；PLC、伺服電機、步進電機、傳感器、C語言等在工業(yè)自動化領(lǐng)域的核心技術(shù)及機器人領(lǐng)域所有崗位必備技能，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制、組態(tài)技術(shù)也成為普遍性要求。圖3是蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的機電一體化專業(yè)（機器人方向）的課程設(shè)置狀況，在原機電一體化課程的基礎(chǔ)上新增了“機器視覺系統(tǒng)”和“工程測試技術(shù)”及“CAD/CAM”課程。

3.3 關(guān)于課程建設(shè)

機電一體化技術(shù)本身就是多門學(xué)科的綜合，基于“中國制造2025”的機電一體化技術(shù)還要顧及智能化系統(tǒng)所涉及的技術(shù)，因此其涉及的知識面廣，學(xué)科式的課程設(shè)置是對于職業(yè)院校三年制的學(xué)生來說不僅時間上不合適，而且要在這么短的時間內(nèi)（其實學(xué)生在校的學(xué)習(xí)時間也就兩年多半個學(xué)期）要使學(xué)生的技能發(fā)展起來，只有通過項目把這些知識串起來進行教學(xué)，因此，在課程建設(shè)上一定要基于項目進行知識的構(gòu)建，在現(xiàn)有的機電一體化課程建設(shè)上嵌入機器人應(yīng)用技術(shù)所需的知識模塊，安排學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

例如可以以一臺學(xué)生耳熟能詳?shù)娜詣酉匆聶C為項目，通過介紹其結(jié)構(gòu)、工作原理、控制等內(nèi)容編排機械、電器控制、PLC、變頻控制技術(shù)、電磁閥等內(nèi)容。

4 教學(xué)模式探討

在“中國制造2025”時代，把創(chuàng)新能力、質(zhì)量效益、兩化融合、綠色發(fā)展作為主攻方向，將帶來產(chǎn)業(yè)的全面升級，這對技術(shù)技能人才的培養(yǎng)也提出了新的要求，要培養(yǎng)學(xué)生勇于探索未知領(lǐng)域的精神，具備探索未知領(lǐng)域的沖動和學(xué)習(xí)未知知識的能力，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的行為習(xí)慣和思維方式，勇于探索未知領(lǐng)域的勇氣和團隊合作精神，現(xiàn)代社會與人合作講究“人品第一、態(tài)度第二、能力第三”。職業(yè)技術(shù)教育如何能使培養(yǎng)的人才更切合社會和企業(yè)的要求，在培養(yǎng)模式上要改革，既要培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，也需要給學(xué)生普及基本的理論基礎(chǔ)。其實目前國內(nèi)的職業(yè)教育大搞“以賽促學(xué)”，各個學(xué)校為了能在國家級競賽中獲獎不惜一切的支持，以提高學(xué)校的知名度，本人認為這種“以賽促學(xué)”其實惠及的學(xué)生只是極少數(shù)同學(xué)，每個競賽項目每個學(xué)校也就送三至四個學(xué)生參加而已。我們需要的是大部分的學(xué)生能得到優(yōu)質(zhì)的教育和投入，可以以建立興趣小組，以項目化來進行引導(dǎo)多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

項目化的教學(xué)給老師提出了更高的要求，需要老師們首先提高自身的水平，老師既要懂機還得懂電，對編程及繪圖軟件要能應(yīng)用，這需要老師們不斷地學(xué)習(xí)新知識，拓廣自身的知識面。因此如果可以應(yīng)該建設(shè)師資，提高老師的水平，以往所說的校企合作主要是共同培養(yǎng)學(xué)生，其實首先要通過校企合作先把老師的水平提高，然后通過學(xué)校、企業(yè)二元主體共同培養(yǎng)出“中國制造2025”的機電一體化技術(shù)人才。

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