基于工業(yè)4.0背景下的工業(yè)機器人人才研究分析及解決策略

彭寬棟

摘要： 為貫徹落實“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，實現(xiàn)智能制造強國的戰(zhàn)略目標(biāo)，研究分析工業(yè)機器人人才需求、健全工業(yè)機器人人才培養(yǎng)體系具有重要研究意義。開展了工業(yè)4.0戰(zhàn)略的深度分析與研究，梳理了工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃與工業(yè)機器人人才需求的關(guān)系，概括了我國工業(yè)機器人使用情況，全面分析了我國工業(yè)機器人人才需求。研究探索了工業(yè)機器人人才培養(yǎng)策略，提出了我國工業(yè)機器人人才培養(yǎng)的理念、目標(biāo)及多角度系統(tǒng)性的培養(yǎng)體系，可展開推廣實施。

Abstract： In order implement the "Made in China 2025" and "Internet +" strategy， and to achieve the strategic goal of intelligent manufacturing power， it is of great significance to study and analyze the talent demand of industrial robots and improve the training system of industrial robots. In-depth analysis and research of industry 4.0strategy is carried out， the relationship between the strategic plan of industry 4.0 and the demand of industrial robots is analyzed， the use of industrial robots in China is summed up， and China's demand for industrial robot talents is comprehensively analyzed. This paper explores the strategy of cultivating talents of industrial robots， and puts forward the concept， goal and multi-angle system of cultivating talents of industrial robots in China， which can be popularized and implemented.

關(guān)鍵詞： 中國制造2025；工業(yè)機器人；工業(yè)4.0戰(zhàn)略；人才培養(yǎng)體系

Key words： made in China 2025；industrial robot；industrial 4.0 strategy；talent training system

中圖分類號：TP242.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）24-0171-04

0 引言

“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，它描述了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變[1-2]。其主要分為兩大主題，一是“智慧工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。旨在通過充分利用信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)-信息物理系統(tǒng)（CPS）相結(jié)合的手段，建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式，創(chuàng)造新價值的過程將發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組，從而將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型，如圖1所示為工業(yè)革命發(fā)展歷程。

“智慧工廠”是以信息物理系統(tǒng)（CPS）為核心的新一代制造業(yè)模式，其核心是3C（Computing、Communication、Control）的融合技術(shù)如圖2所示。

其全部生產(chǎn)活動由計算機進行控制，生產(chǎn)第一線配有工業(yè)機器人而無需配備工人，生產(chǎn)命令和原料從工廠一端輸進，經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)加工和檢驗包裝，最后從工廠另一端輸出產(chǎn)品。所有工作都由計算機控制的工業(yè)機器人、數(shù)控機床、無人運輸小車和自動化倉庫來實現(xiàn)，工業(yè)機器人也不再被固定在安全工作地點，而是與人一起協(xié)同工作。

工業(yè)機器人屬于上述信息物理融合系統(tǒng)（CPS）的"物理計算"（Physical Computing）領(lǐng)域[3-4]。工業(yè)機器人是“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略體系的重要特征之一，也是實現(xiàn)“中國制造2025”規(guī)劃的重要工具。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界大約有100萬機器人在工作，特別是在人類難以勝任的危險環(huán)境里。日本是機器人密度最高的國家，每10萬人中就有295臺機器人如圖3所示。目前工業(yè)機器人的銷量高速增加，全球制造業(yè)工業(yè)機器人密度為55，而中國工業(yè)機器人密度僅為21，遠(yuǎn)低于日韓德美等發(fā)達(dá)國家，工業(yè)機器人市場有很大的增長空間[5]。在“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略、“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的背景下，客觀研究分析我國工業(yè)機器人行業(yè)人才發(fā)展、需求現(xiàn)狀及解決策略具有重要的意義。

1 中國工業(yè)機器人發(fā)展概況

在“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略發(fā)展模式的驅(qū)動下，智能制造成為工業(yè)制造轉(zhuǎn)型的重中之重，從而加快推進了工業(yè)機器人的應(yīng)用發(fā)展。

1.1 政策環(huán)境導(dǎo)向

基于全球新一輪制造業(yè)變革及“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略在德國的快速發(fā)展，目前工信部已經(jīng)完成了智能制造頂層設(shè)計，研究制定智能制造發(fā)展戰(zhàn)略。國務(wù)院印發(fā)了《中國制造2025》戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，各省也紛紛制定了智能制造發(fā)展行動綱要?！皺C器換人”政策在全國各地快速響應(yīng)。在這些宏觀政策指導(dǎo)在，工業(yè)機器人應(yīng)用不斷得到推廣，我國迅速成為工業(yè)機器人消費大國，從2014年起連續(xù)兩年成為全球第一大工業(yè)機器人消費市場。汽車制造、電子、軍工、橡膠塑料、航空制造、食品工業(yè)、醫(yī)藥設(shè)備與金屬制品等領(lǐng)域均大量應(yīng)用工業(yè)機器人。作為全球汽車工業(yè)最大國家的中國在汽車制造領(lǐng)域使用的工業(yè)機器人比例達(dá)已超過40%如圖4所示。

1.2 市場規(guī)模剖析 工業(yè)機器人能在人的控制下進行智能工作，能完美替代人力在生產(chǎn)線上工作的多自由度的半自主或全自主的機器裝置。與人力相比，工業(yè)機器人具備低成本、高危環(huán)境作業(yè)、高效率以及24小時連續(xù)工作等優(yōu)點。近年，隨著國內(nèi)經(jīng)濟不斷發(fā)展，勞動力成本快速上漲，導(dǎo)致制造業(yè)人力優(yōu)勢不再明顯。在制造業(yè)升級的大背景下，2014年工業(yè)機器人銷量超過45500臺，同比增長35%以上。工業(yè)機器人整機規(guī)模市場價值為40億～60億人民幣，考慮加上軟件、零部件、系統(tǒng)集成等工業(yè)機器人市場價值為100億～300億人民幣，國外為300億～500億美元[6]，國內(nèi)市場需求很非常大。2015年-2016年繼續(xù)保持高速發(fā)展態(tài)勢如圖5所示。專家預(yù)測到2030年，我國每一萬名產(chǎn)業(yè)工人擁有的工業(yè)機器人數(shù)量達(dá)到300臺左右[7]。

鑒于中國工業(yè)機器人強大的應(yīng)用市場，工業(yè)機器人“四大家族”（發(fā)那科、ABB、KUKA、安川），為擴大領(lǐng)先優(yōu)勢，加快布局了中國市場，均已在中國設(shè)立了生產(chǎn)基地。國內(nèi)沈陽新松、華中數(shù)控、秦川機床、大連機床、智云股份、沈陽機床、科遠(yuǎn)股份、天通股份、廣州數(shù)控等公司的工業(yè)機器人也取得了較好發(fā)展，格力、美的等集團也紛紛加入工業(yè)機器人研發(fā)制造隊伍，但目前市場上使用的大部分還是國外的品牌，然而使用工業(yè)機器人的廠家卻需要6月以上的訂貨周期才能使用。

2 工業(yè)機器人才需求分析

雖然工業(yè)機器人能加快“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略快速實施，但其發(fā)展仍需要專業(yè)技術(shù)人才進行設(shè)計研發(fā)，需要專業(yè)技能人才操作、維護維修。因此客觀分析工業(yè)機器人人才需求，對工業(yè)機器人的發(fā)展十分必要，具有重要研究意義。

2.1 專業(yè)技術(shù)人才

工業(yè)機器人由機械本體、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成，是多學(xué)科交叉融合的行業(yè)，也是一項復(fù)雜的高科技系統(tǒng)工程[8-9]。具有高技術(shù)、高人才、高資金等門檻特征，很難從高校直接培養(yǎng)出有專業(yè)水準(zhǔn)的工業(yè)機器人人才，且開展工業(yè)機器人學(xué)科教學(xué)的院校、科研機構(gòu)數(shù)量也不多。工業(yè)機器人相關(guān)專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生還需要積累大量工程經(jīng)驗及相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)才能從事機器人技術(shù)研發(fā)，工業(yè)機器人人才的缺乏，直接導(dǎo)致我們工業(yè)機器人產(chǎn)量及質(zhì)量，工業(yè)機器人大部分核心技術(shù)仍然需要依賴國外，尤其在減速電機、伺服電機、控制器等核心零部件上，直接影響我國工業(yè)機器人的發(fā)展，需要建立一批高技術(shù)專業(yè)團隊逐一攻破這些技術(shù)瓶頸。

2.2 專業(yè)技能人才

目前一臺工業(yè)機器人能否投入到產(chǎn)業(yè)中，以及能發(fā)揮多大的效果，取決于生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，產(chǎn)品的多樣性還有周邊設(shè)施的配套程度。而解決這些問題卻需要3到5名相關(guān)的操作維護和集成應(yīng)用技能人才。目前，機器人在汽車制造以外的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用需求快速增長，而相應(yīng)的專業(yè)技能人才儲備數(shù)量和質(zhì)量卻捉襟見肘。富士康集團曾預(yù)用“百萬機器人”計劃來解決工廠日益上漲的人力成本，但是從目前的情況來看，由于缺乏工業(yè)機器人專業(yè)技藝精湛的技能應(yīng)用型人才，產(chǎn)業(yè)線上實現(xiàn)全自動無人操作還需要大量技術(shù)攻破，導(dǎo)致 “百萬機器人”計劃受挫。培養(yǎng)掌握工業(yè)機器人系統(tǒng)知識且能與各產(chǎn)業(yè)鏈工藝要求吻合的專業(yè)技能人才十分必要。雖然當(dāng)前工業(yè)機器人很熱，需要大量的應(yīng)用型技能人才，但教學(xué)內(nèi)容繁多，傳統(tǒng)教育模式不適合等原因造成學(xué)生對工業(yè)機器人專業(yè)認(rèn)可度不高，開設(shè)工業(yè)機器人專業(yè)的高職院校也很少。

3 工業(yè)機器人人才培養(yǎng)策略探討

在工業(yè)4.0戰(zhàn)略的時代背景下，信息化與全球化融合、個性化和定制化生產(chǎn)方式和生活方式以及大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬化生活等等新技術(shù)的和理念的涌現(xiàn)[10]，都給工業(yè)機器人應(yīng)用人才培養(yǎng)模式帶來新的挑戰(zhàn)。然而目前開設(shè)工業(yè)機器人學(xué)科和專業(yè)的院校基本上都通過機械電子工程、電氣自動化工程、過程裝備與控制工程等改設(shè)的，主要講述的也都是工業(yè)機器人的工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動學(xué)、動力學(xué)、雅克比矩陣、單片機、PLC、傳感器等基礎(chǔ)知識。從而很難培養(yǎng)出社會需求的工業(yè)機器人人才，需要重新研究探索工業(yè)機器人人才培養(yǎng)的教育新模式。

3.1 工業(yè)機器人人才培養(yǎng)理念

雖然工業(yè)4.0戰(zhàn)略描繪了一張新的宏偉藍(lán)圖，依托工業(yè)機器人改變?nèi)祟悅鹘y(tǒng)的設(shè)計制造模式，但工業(yè)機器人的人才培養(yǎng)理念仍需遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律，核心仍是提升人才的綜合素質(zhì)和專業(yè)素養(yǎng)?？蛇\用大數(shù)據(jù)、云教育、云計算等新興的平臺，結(jié)合各工業(yè)機器人綜合應(yīng)用的案例經(jīng)驗，以多學(xué)科交叉融合的視野和個性化差異的思維去制定培養(yǎng)方案，以知識的學(xué)習(xí)和技能的提升為軸繪制培養(yǎng)計劃，以創(chuàng)新意識、協(xié)同意識、服務(wù)意識、發(fā)展意識為綱優(yōu)化教學(xué)方式。以工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的需求為鏈驅(qū)動教學(xué)革新。

3.2 工業(yè)機器人人才培養(yǎng)目標(biāo)

根據(jù)目前各產(chǎn)業(yè)對工業(yè)機器人的不同要求，結(jié)合各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，工業(yè)機器人人才培養(yǎng)的目標(biāo)要與各產(chǎn)業(yè)的實際需求結(jié)合起來[11]，形成與工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的人力資源建設(shè)格局。培養(yǎng)和造就一支數(shù)量充足、結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良、充滿活力的工業(yè)機器人人才隊伍，不僅要滿足產(chǎn)業(yè)的需求，還要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)與教育融合發(fā)展。

3.3 工業(yè)機器人人才培養(yǎng)策略

根據(jù)工業(yè)機器人人才培養(yǎng)理念和人才培養(yǎng)目標(biāo)，可依托以下途徑建立人才培養(yǎng)體系：

①完善工業(yè)機器人人才供給機構(gòu)改革。嘗試從小學(xué)開始，加大實踐動手課程，以娛樂機器人為導(dǎo)向逐步將工業(yè)機器人的基礎(chǔ)知識貫穿到通用技術(shù)課程中，將具備開展工業(yè)機器人學(xué)科、專業(yè)的高校與初、高中建立教學(xué)聯(lián)盟，激起挖掘各類型學(xué)生，打通工業(yè)機器人各類人才成長通道。

②保障工業(yè)機器人人才培養(yǎng)平臺建設(shè)。國家相關(guān)部門應(yīng)根據(jù)區(qū)域發(fā)展情況，逐步建立共享的工業(yè)機器人研發(fā)及應(yīng)用公共實訓(xùn)基地，組建工業(yè)機器人專家理事會，由工業(yè)機器人專業(yè)的人才去管理維護運營實訓(xùn)基地，保障設(shè)備與技術(shù)能與企業(yè)需求同步。鼓勵高校建設(shè)機器人學(xué)院，以機器人學(xué)院的全院力量能更綜合的培養(yǎng)工業(yè)機器人人才。

③嘗試工業(yè)機器人人才聯(lián)合培養(yǎng)機制。采用三方聯(lián)動即由“政府+企業(yè)+院?！?，“學(xué)校+家長+學(xué)生”，“師傅+教師+學(xué)生”的新型政校企協(xié)同育人模式。創(chuàng)新課程體系，更新教材內(nèi)容，共同制定人才培養(yǎng)方案，共同落實人才培養(yǎng)計劃，保障培養(yǎng)的全過程中學(xué)生能以不同的角色、在不同的地方探索研究學(xué)習(xí)。

④依托科研、大賽同步差異個性化培養(yǎng)人才。為實施工業(yè)機器人人才創(chuàng)新能力和創(chuàng)新素質(zhì)的發(fā)展，培養(yǎng)個性化人才的目標(biāo)，把工業(yè)機器人各知識模塊分解展開搭建工業(yè)機器人科研、大賽聯(lián)動平臺，錯位發(fā)展完善教學(xué)體系，因材施教。

⑤多校聯(lián)動協(xié)同育人、職教聯(lián)盟模塊化育人。鼓勵具有開設(shè)工業(yè)機器人學(xué)科的高校、科研機構(gòu)多方聯(lián)動協(xié)同發(fā)展，集各方優(yōu)勢建立工業(yè)機器人育人新中心。對具備有工業(yè)機器人專業(yè)教學(xué)能力和條件的重點企業(yè)與職業(yè)學(xué)校共同組建一批深度融合、特色鮮明、效益顯著的工業(yè)機器人職業(yè)教育集團，充分發(fā)揮職業(yè)教育集團成員單位中行業(yè)企業(yè)的作用，推進辦學(xué)模式、培養(yǎng)模式、教學(xué)模式、評價模式改革，促進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈、崗位鏈、教學(xué)鏈深度融合。

⑥持續(xù)教育大力培育工業(yè)機器人工匠精神。以工業(yè)機器人大國工匠為引領(lǐng)，弘揚工業(yè)機器人優(yōu)秀工業(yè)文化，完善企業(yè)終身教育體系，企業(yè)要把培育精益求精的工業(yè)機器人工匠精神作為職工繼續(xù)教育的重要內(nèi)容，增強職工對工業(yè)機器人職業(yè)理念、職業(yè)責(zé)任和職業(yè)使命的認(rèn)識與理解。推進工業(yè)機器人工匠精神進校園、進課堂，幫助學(xué)生樹立崇高的職業(yè)理想和良好的職業(yè)道德，培養(yǎng)崇尚勞動、敬業(yè)守信、精益求精、敢于創(chuàng)新的工業(yè)機器人人才。

⑦多國元素“一帶一路”助推工業(yè)機器人人才發(fā)展。建設(shè)一批新型工業(yè)機器人人才示范培育研發(fā)基地，加大吸引國外高端工業(yè)機器人人才來華創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。多元化的工業(yè)機器人人才投入機制更加健全，以工業(yè)機器人為媒介，加大工業(yè)機器人人才交流頻次，保障“一帶一路”-工業(yè)機器人人才培養(yǎng)工程全面發(fā)展。

4 結(jié)束語

本文深度研究分析工業(yè)4.0戰(zhàn)略內(nèi)涵及與工業(yè)機器人對制造業(yè)的影響發(fā)展。全面系統(tǒng)性研究分析了我國工業(yè)機器人使用情況、市場前景及人才需求?；诳陀^深度的研究分析的基礎(chǔ)上，提出了工業(yè)機器人人才培養(yǎng)的新理念、新目標(biāo)，探索提出了7大塊工業(yè)機器人人才培養(yǎng)策略，所推導(dǎo)的人才培養(yǎng)策略具有一定的全局性、前瞻性、科學(xué)性及實用性，可為日后的工進機器人人才培養(yǎng)提供重要的參考實施策略。在下一階段，本文將進一步完善實行工業(yè)機器人人才培養(yǎng)體系中的7大工程，深入研究并提出我國工業(yè)機器人人才培養(yǎng)指南。

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