工業機器人技術應用高技能人才培養的實踐

陶維友

(廣東省國防科技技師學院,廣東廣州 510515)

工業機器人技術應用高技能人才培養的實踐

陶維友

(廣東省國防科技技師學院,廣東廣州 510515)

工業機器人是最典型的機電一體化、數字化裝備,是現代制造業的基礎設備。隨著工業機器人在我國的快速推進和廣泛使用,工業機器人技術應用高技能人才的缺乏突顯出來。如何培養這項具有前瞻性、戰略性的高新技術領域的高技能人才,已成為技工院校面臨的一個新挑戰和發展機遇。為探索這方面人才的培養和培訓,筆者所在學校幾年來做了大量的努力和嘗試,積累了一些經驗,也取得了較為顯著的成效。

工業機器人 高技能人才 培養 實踐

Industrial robots are the most typical mechatronics,digital equipment,is the foundation of modern manufacturing equipment.With industrial robots in our rapidly advancing and widespread use,industrial robotics applications of highly skilled personnel lack the fore.How to train the highly skilled professionals looking,strategic high-tech fields,has become a new challenge and opportunities facing institutions mechanic.In order to explore this aspect of talent development and training,the school where I work and try a lot over the years,and accumulated some experience,but also made a more significant results.

Industrial robots Highly skilled personnel Raining Practice

1 工業機器人概述

工業機器人是最典型的機電一體化、數字化裝備，是現代制造業的基礎設備。工業機器人技術綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，技術附加值很高，應用范圍廣。工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。其最顯著的特點如下。

可編程：工業機器人可隨其工作環境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發揮很好的功用。

擬人化：工業機器人在機械結構上有類似人的行走、腰轉、大臂、小臂、手腕、手爪等部分；在控制上有計算機系統。智能化工業機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。

通用性：一般工業機器人在執行不同的作業任務時具有較好的通用性。比如，更換工業機器人手部末端操作器便可執行不同的作業任務。

2 工業機器人在國內外的應用概況

工業機器人作為現代制造業主要的自動化裝備，已廣泛應用于汽車、摩托車、工程機械、電子信息、家電、化工等行業(圖表1)；進行焊接、裝配、搬運、加工、噴涂、碼垛、鑄造等復雜作業(圖表2)。其中焊接領域工業機器人占工業機器人應用總量的40%以上(圖表2)。全球諸多國家近半個世紀的工業機器人的使用實踐表明，工業機器人的普及是實現自動化生產，提高社會生產效率，推動企業和社會生產力發展的有效手段。

中國是制造業大國，隨著人力成本的增加，以機器人為主導的自動化設備越來越受歡迎；隨著我國制造業轉型升級，工業機器人是實現轉型升級強有力的技術手段。據專家預測，中國到2014年將將成為全球最大的工業機器人消費國。預計到2015年，中國機器人市場需求量將達3.5萬臺，占全球總量的16.9%，成為規模最大的機器人市場。未來3年中國工業機器人市場復合增速可達30%。

3 國內工業機器人應用型人才的情況

隨著工業機器人在我國的快速推進和廣泛使用，制約其推廣使用的瓶頸突顯出來，即國內在這方面的人才儲備卻幾乎為零，許多企業因為找不到這方面相關人才，只能選擇推遲或者放棄工業機器人的使用。目前，處于生產一線的各種工業機器人應用技術的人才據調研主要有二個來源：一是大學、高職和技工院校的機電一體化或數控技術應用等專業的畢業生，他們具有不同程度的英語、計算機、機械和電氣基礎理論知識和一定的動手能力，但缺少學校難以提供的工藝經驗，同時，由于學校教育的專業課程分工過窄，這些人仍然難以滿足企業對機器人具體應用技術等復合型人才的要求。另一來源就是從企業現有員工中挑選人員參加不同層次的工業機器人技術應用中、短期培訓，以適應企業對該類應用型人才的急需，這些人員一般具有企業所需的工藝背景，有比較豐富的實踐經驗，但是他們大部分也是傳統的機、電類專業的畢業生，對計算機、自動控制類的知識知之較少，特別是對機器人系統和應用集成系統不太了解。

工業機器人技術應用型高技能人才的嚴重缺乏，制約著工業機器人在我國快速和有效的推廣應用，培養這方面的高技能人才迫在眉睫。為探索這方面人才的培養和培訓，筆者所在學校幾年來做了大量的努力和嘗試，積累了一些經驗，也取得了較為顯著的成效。

4 工業機器人應用型高技能人才的培養

4.1 做好專業建設開發

專業建設開發水平決定著人才培養的格局與辦學水平，必須主動適應職業教育發展的新形勢和我國經濟社會發展與產業結構調整對專業發展的實際需求，更好的服務于區域經濟建設和社會發展。

(1)立足學校自身專業優勢。由于工業機器人技術是現代工業中尖端自動化技術高度集成體現。因此，一個學校工業機器人技術應用專業的開設必須有機電一體化和自動控制方面專業作為支撐，專業的具體應用也必須有相應的專業與之相對應。電氣自動化專業和焊接專業是我校的傳統優勢專業，開設時間久，具備良好的師資和設備設施基礎，因此，開設工業機器人焊接專業對我校來說優勢明顯，既可以實現設備設施和師資資源的共享和快速轉化，節省人力和物力的投入，又可加快專業的開發建設步伐，縮短開發建設時間。

(2)進行充分的市場調研。隨著工業機器人技術的進步和發展，工業機器人的應用范圍相當廣泛，從國內工業機器人的應用來看，汽車、電子工業仍是主要的應用領域；搬運、裝配等機器人的應用也呈逐年增長的趨勢；近年，在機床業的應用也出現突飛猛進之勢；軍事、精細外科和危險作業等領域的應用也將逐步展開。不同地區由于工業發展的側重點不同，對工業機器人具體的應用也不一樣。因此，專業開發必須進行充分的市場調研，了解當地工業機器人應用的主要領域及應用趨勢，了解各應用崗位所需要的職業要求和技能特點，才能找到專業的切入點，突破點。

筆者所在學校地處廣州，開辦本專業前，對本地區工業機器人的應用進行了充分的調研，了解到：①廣州地區汽車工業發達(北有東風日產、南有廣汽豐田，東有廣汽本田、西有一汽大眾)，物流業也十分發達，焊接機器人和搬運碼垛機器人被廣泛應用；②汽車總裝廠的焊接主要以點焊為主，汽車零部件廠則以弧焊為主；③合資或獨資企業對工業機器人的品牌有一定的選擇性：本國品牌工業機器人是首選。④被調研企業對這方面的人才需求情況；⑤企業的規模和自動化水平高低與崗位技能的關系：規模較小、自動化程度較低的企業，對這方面人才的要求較高—“全加專”；自動化程度高、規模較大的企業，由于分工精細明確，對這方面人才的要求是“專且精”……。這些調研結果對專業方向的確定、課程的設置提供了現實、科學的依據。

(3)做好校企合作這篇大文章。學校與企業的緊密合作符合技工教育發展的內在規律，有利于促進技工教育健康發展，通過開展緊密的校企合作，實現校企雙方信息、資源的共享和互補，達到校企“雙贏”。為做好工業機器人焊接專業的開發建設，筆者所在學校先后與上海ABB工程有限公司，東風日產乘用車有限公司、廣汽本田汽車有限公司、珠海固得自動化焊接設備有限公司等企業進行了合作，合作企業貫穿整個機器人產業鏈：生產商、集成商、用戶。合作企業在市場調研、師資培訓、課程設置、實訓室的建設等方面給予了我們很大的支持和幫助，企業的一些工程技術人員被聘請為學校的兼職教師。通過校企合作使我們的專業開發、實訓中心的建設能順利有效的進行，避免了走彎路。目前，學校工業機器人技術應用實訓中心已成為上海ABB公司華南地區的產品推廣和客戶培訓中心，東風日產公司企業員工工業機器人的培訓中心，珠海固得自動化焊接設備有限公司用戶技術培訓中心，真正實現了校企“雙贏”局面。

圖表1 數據來源:睿工業

圖表2 數據來源:睿工業

圖3 工業機器人應用技術專業群

4.2 創新人才的培養模式

(1)加強一體化師資的培訓。工業機器人技術的前沿性、高端性、操作性特點，決定了必須有一支掌握本技術的一體化師資來充實教師隊伍。學校在專業建設開發中“兵馬未動、糧草先行”，先后多次派遣機電、焊接類教師到上海ABB公司、珠海固得公司、東風日產公司參加培訓學習，也邀請這些公司的工程技術人員來學校進行培訓、講座。通過鼓勵教師自己解決教學過程中遇到的各種技術問題、參與企業員工的培訓工作、兼任ABB公司用戶培訓師等方法與手段，促進了我們教師的技術業務水平的快速提高，為后期開展教學和培訓奠定了良好的基礎。

(2)開發一體化課程。工業機器人技術應用作為一項高新技術專業，其技術性和應用性的特點決定培養模式必須創新，必須以促進學生就業為導向，以培養學生的職業崗位能力為目標，打破傳統的學科課程模式。

為做好工業機器人焊接專業的一體化課程開發，學校邀請合作企業的人力資源專家和工程技術人員共同參與，成立課程開發團隊，開發基于工作過程的一體化課程。

①確定課程目標。通過分析工業機器人技術應用職業崗位(群)中操作技術工人、維修技術人員及程序開發工程師的工作任務和任職所需的專業能力、方法能力和社會能力，并以此確定課程目標。本專業課程的特定工作情境為焊接機器人一線操作工和維修工，其工作崗位(群)的崗位要求是根據生產要求選擇焊接材料，設定焊接參數，編寫機器人工作程序，并能根據樣品調整焊接參數，修改焊接程序，能對工業機器人和外圍設備進行日常的維護保養工作；能對普通的電氣故障進行檢測和維修。

②確定課程內容。通過廣泛的網絡調研、企業實地調研，與合作企業專家研討，對專業課程分為鉗工與鈑金、手工焊作業、自動化控制和機器人焊接四大部分，確定具體的課程內容。先后與ABB公司合作編制了《工業機器人基礎編程與實訓》，以具體的企業案例和項目為載體編制了《工業機器人焊接典型案例實訓》等校本教材，知識全面適度、技術先進；設計開發《電氣部分一體化工作頁》，《鉗工鈑金部分一體化工作頁》《手工焊部分一體化工作頁》、《機器人焊接部分一體化工作頁》，開發了工業機器人基礎操作示教視頻以及基礎操作與焊接操作教學多媒體課件。

③實現“教、學、做”一體化。在教學的實施過程中，將教學過程與工作過程融為一體，教師與工程師融為一體，學生與員工融為一體，理論教材與實訓教材融為一體，教學環境與工作環境融為一體。由此形成融知識傳授、能力培養和生產服務于一體的“教、學、做”一體化教學模式。

4.3 以開放性和共享性的思維做好一體化實訓中心的建設

在建設校內實訓室的過程中，按照“一次規劃、分步實施”的原則。從工業機器人應用最廣泛的領域——機器人焊接技術為切入點、突破口，構建培養培訓工業機器人焊接技術的高技能公共實訓、職業研發平臺。夯實平臺，以點帶面，逐步開發機器人其他的應用領域，逐步形成一個以工業機器人技術應用為核心的專業群。(圖3)

第一期已經建設了四個實訓室：“焊接基礎實訓室”“工業機器人基礎操作與應用開發實訓室”，“工業機器人模擬仿真實訓室”、“工業機器人焊接實訓室”；配置了一批處于世界領先水平的ABB、FUNAC工業機器人和ABB模擬仿真軟件(50套)以及福尼斯焊接設備；同時，按照一體化教學的要求進行實訓室的設計和布局：安排有教學區、實訓區、討論區；按照企業的6S工作要求和氛圍對實訓室進行了美化布置。按照學校規劃，我們第二期工業機器人搬運碼垛、分揀包裝實訓室建設也在積極的籌備之中。

4.4 積極開展企業員工培訓

企業和社會對工業機器人技術應用型人才的迫切需求，為開展企業員工培訓提供了巨大的市場空間。利用學校工業機器人技術應用實訓中心這個先進平臺，通過與ABB公司合作，按照企業培訓需要和要求，我們設置了短期、中期的工業機器人應用技術培訓課程。

兩年來學校先后為東風日產、安利紐崔萊等十多家企業的工程技術人員進行了培訓，培訓人數將近200人，對培訓合格者頒發由學校和ABB公司共同認證的課程證書，獲得了企業社會的一致好評。通過這些培訓，不僅解決企業的燃眉之急，促進學校教師隊伍業務和技術水平的提高、推進工學結合的人才培養模式的創新，同時也促進校企的深度融合，構建校企合作的“立交橋”。

5 結語

幾年來，學校對于工業機器人技術應用專業開發和高技能人才的培養做了不懈的努力，該專業正不斷成長壯大，且日趨成熟。工業機器人技術應用屬高新技術領域專業，隨著技術的發展，需要在實踐中不斷的創新：根據社會經濟的發展，按照企業所需人才的要求，及時更新該專業高技能人才的培養模式和教學內容，同時，教師的業務和技術水平也要緊跟先進技術發展的步伐，與時俱進，不斷提高，只有這樣，才能為企業、為社會培養出更多的工業機器人應用技術的高技能人才。

[1]我國工業機器人發展現狀及趨勢.中國產業經濟信息網.http://www.cinic.org.cn/site951/jdpd/2013-07-24/667927.shtml

[2]我國工業機器人發展及趨勢.中華工控網http://www.gkong.com/item/news/2012/09/69138.Html#.

[3]葉暉.工業機器人實操與應用技巧[M].北京:機械工業出版社,2010.

[4]葉暉.工業機器人典型應用案例精析[M].北京:機械工業出版社,2013.