工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用能力培養(yǎng)機(jī)制研究

馮志芬

摘 要：文章分析了工業(yè)機(jī)器人人才需求及培養(yǎng)現(xiàn)狀，從教學(xué)體系、教學(xué)項目、教學(xué)資源、教學(xué)設(shè)備及校企合作出發(fā)，研究以社會需求為導(dǎo)向，以實際工程為背景，將基本操作與實際的工廠應(yīng)用相結(jié)合的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用能力培養(yǎng)機(jī)制。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；人才培養(yǎng)；虛擬仿真

1 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用型人才需求概述

隨著智能裝備的高速發(fā)展，尤其是以智能制造為主導(dǎo)的工業(yè)4.0的提出，工業(yè)機(jī)器人在全球制造業(yè)中的優(yōu)勢和作用也越來越大，據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會（International Federation of Robotics，IFR）預(yù)測，未來10年，全球工業(yè)機(jī)器人銷量年平均增長率將保持在12%左右。隨著“中國制造2025”“智慧工廠”戰(zhàn)略的實施，作為實施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的第一個10年行動計劃中大力推動的重點領(lǐng)域之一的工業(yè)機(jī)器人必將迎來更大的發(fā)展空間。按照工信部的發(fā)展規(guī)劃，到2020年，工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量將達(dá)到100萬臺，大概需要20萬工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用相關(guān)從業(yè)人員。

工業(yè)機(jī)器人作為一種高科技集成裝備，對專業(yè)應(yīng)用型人才有著多層次的需求，主要有安裝、調(diào)試、維護(hù)工程師，系統(tǒng)集成開發(fā)工程師與研發(fā)工程師3大層次，各層次人才所需具備的技能如圖1所示。在工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才需求中，需求量最大的是基礎(chǔ)的操作及維護(hù)人員以及掌握基本工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的調(diào)試工程師和更高層次的系統(tǒng)集成開發(fā)工程師。

2 高職院校進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

隨著工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用型人才需求的不斷增加，越來越多的高職院校開設(shè)工業(yè)機(jī)器人專業(yè)，越來越多的企業(yè)或機(jī)構(gòu)開展工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用培訓(xùn)教育，越來越多的學(xué)生選擇從事工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用行業(yè)，但目前工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用型人才儲備的數(shù)量和質(zhì)量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了社會需求，其原因主要在于：（1）專業(yè)設(shè)置及課程設(shè)置不能及時跟上產(chǎn)業(yè)需求，導(dǎo)致教育與產(chǎn)業(yè)需求存在脫節(jié)現(xiàn)象。（2）師資隊伍工程實踐經(jīng)驗相對不足，而高職院校對經(jīng)驗豐富的工程人才吸引力不夠。（3）產(chǎn)教融合、校企合作機(jī)制不完善，企業(yè)往往缺乏參與積極性，校企合作深度不夠。（4）企業(yè)人員流失率高，企業(yè)不愿通過二次培訓(xùn)培養(yǎng)新人。因此，以社會需求為導(dǎo)向，以實際工程為背景，將基本操作與實際的工廠應(yīng)用相結(jié)合的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用能力培養(yǎng)機(jī)制的研究顯得尤為重要。

3 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用能力培養(yǎng)機(jī)制研究

針對當(dāng)前社會對工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用型人才的迫切需求，本專業(yè)通過企業(yè)需求調(diào)研、畢業(yè)生問卷調(diào)查及兄弟院校交流反饋等多種途徑開展研究，確立了利用多元化載體培養(yǎng)“理論知識扎實，實踐操作能力過硬，能快速適應(yīng)社會需求”的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用型人才的培養(yǎng)機(jī)制。

3.1 教學(xué)體系階梯化

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是一門綜合程度相當(dāng)高的技術(shù)，包含機(jī)械設(shè)計、控制技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、機(jī)器視覺、人工智能、遠(yuǎn)程監(jiān)控等若干軟硬件先進(jìn)技術(shù)[1]，為使高職學(xué)生能扎實掌握工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，切實掌握工業(yè)機(jī)器人安裝、調(diào)試、示教、編程及系統(tǒng)集成等相關(guān)知識，循序漸進(jìn)的階梯化的教學(xué)內(nèi)容安排就顯得尤為重要。根據(jù)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)生的就業(yè)崗位，本專業(yè)確立了從機(jī)器人初級應(yīng)用到機(jī)器人高級應(yīng)用再到機(jī)器人集成應(yīng)用的循序漸進(jìn)的階梯化教學(xué)體系，初級應(yīng)用階段主要讓學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的軟硬件基礎(chǔ)知識，高級階段主要讓學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人高級編程，集成應(yīng)用階段主要讓學(xué)生具備系統(tǒng)集成開發(fā)能力（見圖2）。

3.2 教學(xué)項目實戰(zhàn)化

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是一門專業(yè)性和實用性非常強(qiáng)的學(xué)科，實際應(yīng)用非常廣泛，因此，教學(xué)項目的設(shè)置必須與具體的生產(chǎn)過程相結(jié)合才能更好實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才培養(yǎng)目標(biāo)。教師應(yīng)從機(jī)器人常見應(yīng)用場景及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求出發(fā)，結(jié)合實訓(xùn)室現(xiàn)有實訓(xùn)條件，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)有理論及實踐知識水平，開發(fā)若干個實用性教學(xué)項目，比如焊接用機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)器人物料分揀系統(tǒng)、機(jī)器人自動碼垛系統(tǒng)等常見應(yīng)用都是比較實用的教學(xué)項目。通過實戰(zhàn)化項目的教學(xué)訓(xùn)練，學(xué)生不僅能快速掌握工業(yè)機(jī)器人的理論知識，而且能掌握工業(yè)機(jī)器人在某個領(lǐng)域的實際應(yīng)用，學(xué)生走上相應(yīng)工作崗位后能很快適應(yīng)工作任務(wù)，不再需要企業(yè)的二次培訓(xùn)。

3.3 教學(xué)資源多樣化

為了豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，及時更新學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的能力，傳統(tǒng)意義上的課本教學(xué)資源已經(jīng)無法滿足與時俱進(jìn)的新一代大學(xué)生的需求，本專業(yè)教師根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗，依托學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立了完備的教學(xué)資源庫與素材，不斷更新工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的新應(yīng)用、新設(shè)備、新工藝，不僅有利于教師針對不同的教學(xué)對象進(jìn)行課程開發(fā)，還能為學(xué)生提供課后的資源檢索、信息查詢、資料下載、教學(xué)指導(dǎo)等在線學(xué)習(xí)服務(wù)，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。

3.3.1 課程基礎(chǔ)資源

課程基礎(chǔ)資源主要是指課程教材、參考教材、教學(xué)大綱、授課計劃多媒體課件等教學(xué)常規(guī)資源，學(xué)生可以通過這些基礎(chǔ)資源了解課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點、教學(xué)難點、教學(xué)進(jìn)度等相關(guān)信息。課程教材是學(xué)生學(xué)習(xí)課程的第一資料，教材的內(nèi)容必須與教學(xué)大綱相吻合，與實驗裝置相吻合，對于實踐性很強(qiáng)的工業(yè)機(jī)器人相關(guān)課程，采用項目化編排的教學(xué)做一體化教材更為合適。

3.3.2 仿真資源庫

仿真資源庫主要是指利用虛擬仿真軟件模擬各個教學(xué)項目的實施過程，通過仿真資源庫，學(xué)生可以直觀地看到項目的實施過程，既方便學(xué)生課前預(yù)習(xí)，能給學(xué)生一個直觀印象，又方便學(xué)生課后復(fù)習(xí)，能把課上知識直觀反饋出來，加深學(xué)生的理解。此外，虛擬仿真不受實訓(xùn)場地和設(shè)備數(shù)量的影響，學(xué)生可以利用仿真軟件構(gòu)建機(jī)器人應(yīng)用的虛擬環(huán)境、建立機(jī)器人虛擬通訊、規(guī)劃機(jī)器人虛擬路徑及虛擬故障排除等[2]，從仿真入手，切實掌握機(jī)器人操作流程后再到實訓(xùn)室實戰(zhàn)演練，將達(dá)到事半功倍的效果，大大提高了工業(yè)機(jī)器人的教學(xué)質(zhì)量。

3.3.3 網(wǎng)絡(luò)資源endprint

網(wǎng)絡(luò)資源主要是指品牌機(jī)器人官網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)論壇及工業(yè)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)課程等相關(guān)資源，通過網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)生可實時關(guān)注機(jī)器人的發(fā)展動向，了解最新的應(yīng)用技術(shù)，聆聽大師級教師的精彩講課，方便學(xué)生更好地拓展知識面，更好地適應(yīng)社會的需求。

3.4 教學(xué)設(shè)備可拆卸化

工業(yè)機(jī)器人是一門實踐操作類學(xué)科，現(xiàn)在有不少高職院校開設(shè)了這一專業(yè)，也為此花費(fèi)了巨資建立了工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)平臺或工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線，但由于設(shè)備價格昂貴，開放性設(shè)計不夠，工位較少，操作存在一定的危險性，所以上課期間大多以觀摩為主，學(xué)生實踐動手的機(jī)會較少，導(dǎo)致學(xué)生的實踐能力得不到提高，上崗后往往需要二次培訓(xùn)才能投入工作。因此要想讓學(xué)生扎實掌握工業(yè)機(jī)器人的操作，畢業(yè)后踏上社會能快速上崗，可拆卸化的工業(yè)機(jī)器人的教學(xué)設(shè)備必不可少，通過工業(yè)機(jī)器人的拆裝，學(xué)生能快速掌握機(jī)器人的內(nèi)在原理，理解各關(guān)節(jié)之間的關(guān)系，學(xué)會機(jī)器人的安裝調(diào)試及維護(hù)，對工業(yè)機(jī)器人的編程調(diào)試及系統(tǒng)集成也有很大幫助。

3.5 校企合作常態(tài)化

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才培養(yǎng)機(jī)制離不開完善的校企合作機(jī)制，與技術(shù)先進(jìn)、管理規(guī)范、社會責(zé)任感強(qiáng)的企業(yè)深度合作，有如下作用：（1）可以借助企業(yè)的需求及經(jīng)驗構(gòu)建合理的教學(xué)體系、制定規(guī)范的課程標(biāo)準(zhǔn)。（2）可以借助企業(yè)平臺對任課教師進(jìn)行師資培訓(xùn)，參與企業(yè)真實項目的全過程，教師不僅能提高自身專業(yè)實踐技能，也能了解最新行業(yè)動態(tài)及企業(yè)先進(jìn)技術(shù)，利于課程教學(xué)實施。（3）可以讓學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行頂崗實習(xí)，通過企業(yè)一線的設(shè)計、加工、安裝、調(diào)試等工作，切實提高學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力[3]，畢業(yè)后能更好地適應(yīng)社會的需求。（4）可以通過校企合作共建校內(nèi)實訓(xùn)室、校外實訓(xùn)基地等途徑，實現(xiàn)校企資源共享、共同進(jìn)行。

4 結(jié)語

本文分析工業(yè)機(jī)器人人才需求情況及目前工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，結(jié)合本專業(yè)調(diào)查研究，從教學(xué)體系、教學(xué)項目、教學(xué)資源、教學(xué)設(shè)備及校企合作出發(fā)，利用多元化載體培養(yǎng)“理論知識扎實，實踐操作能力過硬，能快速適應(yīng)社會需求”的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用型人才的培養(yǎng)機(jī)制。

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Abstract：This paper analyzes the talent demand and training status of industrial robot， starting from the teaching system， teaching projects， teaching resources， teaching equipment and the cooperation between schools and enterprises. With the social demand as the guide and the actual engineering as the background， the paper analyzes the mechanism of cultivating applied ability of industrial robots combined with the basic operation and the actual factory application.

Key words：industrial robot； talent training； virtual simulationendprint