職業(yè)院校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究

郭永濤，唐洪濤

江蘇省交通技師學(xué)院電氣與信息工程系

職業(yè)院校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究

郭永濤，唐洪濤

江蘇省交通技師學(xué)院電氣與信息工程系

職業(yè)院校必須建立與市場需求和實(shí)踐教學(xué)需求相適應(yīng)的實(shí)訓(xùn)基地。總結(jié)了我國工業(yè)機(jī)器人政策及市場發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了工業(yè)機(jī)器人的概念，針對提高工業(yè)機(jī)器人專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力，重點(diǎn)闡述了以技能型人才培養(yǎng)為最終目標(biāo)的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案，包括師資隊(duì)伍、實(shí)訓(xùn)室建設(shè)、管理制度、課程標(biāo)準(zhǔn)等，對其他院校建設(shè)同類實(shí)訓(xùn)基地具有借鑒意義。

職業(yè)院校；工業(yè)機(jī)器人；實(shí)訓(xùn)基地；建設(shè)研究

1 引言

近年來，我國不斷出臺新的政策支持工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2012年1月，工信部、科技部、財(cái)政部、國資委等四部聯(lián)合制定的《重大技術(shù)裝備自主創(chuàng)新指導(dǎo)目錄》中，工業(yè)機(jī)器人高精度高效率減速器被列入其中。2012年4月，科技部出臺《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，將工業(yè)機(jī)器人作為重點(diǎn)任務(wù)之一，并明確提出要攻克工業(yè)機(jī)器人本體、精密減速器、伺服驅(qū)動器和電機(jī)、控制器等核心部件的共性技術(shù)，自主研發(fā)工業(yè)機(jī)器人工程化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人及其核心部件的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化。2012年5月，工信部印發(fā)《高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，提出了航空裝備、衛(wèi)星及應(yīng)用、軌道交通設(shè)備、海洋工程設(shè)備、智能制造裝備等五大重點(diǎn)發(fā)展方向，其中工業(yè)機(jī)器人被列入智能制造裝備。此外，工信部還同步印發(fā)了子規(guī)劃《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，提出到2015年，工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)突破并達(dá)到國際先進(jìn)水平。2013年12月，工信部發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，從突破核心技術(shù)、培育龍頭企業(yè)、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)布局、推動應(yīng)用示范、完善標(biāo)準(zhǔn)體系、強(qiáng)化公共服務(wù)、推進(jìn)國際合作等方面進(jìn)行了部署。

2013年，中國市場工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用數(shù)量達(dá)36560臺，而同期日本為26025臺，美國23000臺，中國已經(jīng)逐漸成為全球最大規(guī)模的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用國家。致力于發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的江蘇省，經(jīng)過多年培育已在研發(fā)、生產(chǎn)、集成、應(yīng)用等方面已經(jīng)具備一定基礎(chǔ)，并形成了較為完整產(chǎn)業(yè)鏈。近3年來，江蘇機(jī)器人產(chǎn)業(yè)銷售收入年均增長速度超過20%，去年達(dá)到450億元。為加快推進(jìn)江蘇工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，江蘇省經(jīng)信委已完成《江蘇省工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)方案(征求意見稿)》。為了進(jìn)一步提升江蘇省機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研發(fā)、應(yīng)用水平，滿足龐大的市場需求，推動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，2014年9月18日，順應(yīng)經(jīng)濟(jì)和時代發(fā)展而生的江蘇省工業(yè)機(jī)器人專業(yè)委員會在南京成立。南京市已出臺三年推進(jìn)方案，鎮(zhèn)江邀請了國內(nèi)科研院所專家成立了專項(xiàng)小組，揚(yáng)州則成立了工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。

高技能人才培養(yǎng)是以滿足生產(chǎn)第一線的技術(shù)人才需求為目標(biāo)，主要培養(yǎng)既具有一定理論知識，又具有較強(qiáng)實(shí)踐操作能力的高級技術(shù)應(yīng)用型人才的一種教育形式。結(jié)合我國現(xiàn)階段和今后很長一段時期企業(yè)人才需求情況來看，高技能人才具有廣闊的市場需求，也是我國職業(yè)技術(shù)教育，特別是高職教育的主要任務(wù)。從我省來看，高技能人才培養(yǎng)的重任主要落在高職院校和高級技工學(xué)校的肩上。

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)人才培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)的建設(shè)剛剛起步，從事工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程、作業(yè)單元自動維護(hù)線、安裝調(diào)試等崗位人員主要來自對電氣自動化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等專業(yè)畢業(yè)生的二次培訓(xùn)，而且短期培訓(xùn)難以達(dá)到崗位要求，人才短缺已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。為解決江蘇省工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展對大量高端技能型專門人才的需求矛盾，江蘇省交通技師學(xué)院率先在江蘇省技工院校中開設(shè)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)。

2 工業(yè)機(jī)器人概述

2.1 工業(yè)機(jī)器人簡介

工業(yè)機(jī)器人誕生于20世紀(jì)60年代，在20世紀(jì)90年代得到迅速發(fā)展，是最早產(chǎn)業(yè)化的機(jī)器人技術(shù)。它綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究非常活躍、應(yīng)用日益寬廣的領(lǐng)域。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對機(jī)器人的定義為“機(jī)器是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個軸，能夠借助于可編程序操作處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)”。按照ISO定義，工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人，是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器；它接受人類的指令后，將按照設(shè)定的程序執(zhí)行運(yùn)動路徑和作業(yè)。

目前工業(yè)機(jī)器人最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域就是汽車行業(yè)。工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于汽車制造的領(lǐng)域有弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆、檢測、碼垛、研磨拋光和激光加工等機(jī)械操作。在一般工業(yè)應(yīng)用的新領(lǐng)域，如光伏產(chǎn)業(yè)、動力電池制造業(yè)，食品工業(yè)及化纖、玻璃纖維、磚瓦制造、五金打磨、冶金澆筑、醫(yī)藥等行業(yè)，都有工業(yè)機(jī)器人代替人工的環(huán)節(jié)和空間。

2.2 工業(yè)機(jī)器人廠商

我國工業(yè)機(jī)器人起步比較晚，技術(shù)與國外的相比還是有著一定的差距，雖然我國在某些關(guān)鍵技術(shù)上有所突破，但還是缺乏整體核心技術(shù)的突破，具有中國知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人則很少。國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)處于發(fā)展的起步階段，其中，沈陽新松機(jī)器人、安徽埃夫特、廣州數(shù)控是國內(nèi)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)的第一梯隊(duì)。從目前情況來看，受制于成本高、規(guī)模小、技術(shù)含量不足等因素，中國工業(yè)機(jī)器人市場被外資企業(yè)壟斷。目前國際機(jī)器人產(chǎn)業(yè)四大巨頭瑞士ABB、日本發(fā)那科及安川電機(jī)、德國庫卡都在中國設(shè)立了分公司及合資公司，四大企業(yè)已占中國市場比重高達(dá)90%左右。其中ABB搶先一步，早已把全球機(jī)器人事業(yè)總部以及兩大生產(chǎn)基地之一放在了上海。

3 工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地方案

3.1 師資隊(duì)伍

實(shí)訓(xùn)教師是組織實(shí)訓(xùn)教學(xué)，保證教育教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。必須要建立一支適合職業(yè)教育特色，精干、優(yōu)質(zhì)、高效的實(shí)訓(xùn)師資隊(duì)伍，要大力培養(yǎng)既有理論教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，又有實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)的“雙師型”教師，要定期把教師送到企業(yè)中去學(xué)習(xí)新技術(shù)、新經(jīng)驗(yàn)、新方法，掌握新工藝、新設(shè)備、新規(guī)程，同時聘請社會企事業(yè)單位的專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任兼職實(shí)訓(xùn)教師，讓他們直接給學(xué)生傳授實(shí)用、先進(jìn)的技術(shù)、工藝，把學(xué)校和社會的距離縮至最短。根據(jù)國家高技能人才培養(yǎng)基地建設(shè)工業(yè)機(jī)器人項(xiàng)目建設(shè)要求，結(jié)合學(xué)院現(xiàn)有師資隊(duì)伍情況，以電氣自動化、機(jī)電一體化、數(shù)控、汽車檢測等專業(yè)教師為主，依托ABB校企合作項(xiàng)目部，開展工業(yè)機(jī)器人初、中級理論及實(shí)操培訓(xùn)。每年度暑期選派完成階段集訓(xùn)目標(biāo)并通過ABB預(yù)審的教師參加由上海ABB公司提供的機(jī)器人認(rèn)證培訓(xùn)，并通過企業(yè)認(rèn)證考核。學(xué)院先后選派9名教師參加ABB工業(yè)機(jī)器人項(xiàng)目師資培訓(xùn)，并取得結(jié)業(yè)證書。

3.2 實(shí)訓(xùn)室建設(shè)

工業(yè)機(jī)器人專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地分為3個層次進(jìn)行建設(shè)。一是原有專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)室改造：整合傳統(tǒng)電氣專業(yè)原有的電子、電工及電力電拖、PLC、EDA等實(shí)訓(xùn)資源，根據(jù)機(jī)器人技能人才培養(yǎng)要求適當(dāng)增補(bǔ)新的知識及技能模塊。二是新增專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)：根據(jù)工業(yè)機(jī)器人人才培養(yǎng)課程體系結(jié)構(gòu)增加FESTO氣動控制實(shí)訓(xùn)室（多用途工業(yè)機(jī)器人的工具、工作臺、輔助設(shè)備大多用壓縮空氣驅(qū)動）。三是新增專業(yè)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)：根據(jù)學(xué)生對新事物接受的一般規(guī)律，針對5年制學(xué)生年齡結(jié)構(gòu)的興趣培養(yǎng)及宏觀認(rèn)識角度考慮，新增趣味機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室和以調(diào)試、維護(hù)、編程、綜合應(yīng)用為核心的機(jī)器人專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)室。

趣味機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。趣味機(jī)器人項(xiàng)目由樂高機(jī)器人套裝+C51編程機(jī)器人套裝為核心組成。充分考慮“娛樂性、教育性、安全性、互動性”，給學(xué)生提供吳限的創(chuàng)意空間，讓學(xué)生在游戲中不知不覺地受到熏陶和感染。這樣，通過“玩”的形式，教師多方位地綜合運(yùn)用已有的知識培養(yǎng)學(xué)生的特性能力。

工業(yè)機(jī)器人技能實(shí)訓(xùn)室平臺選型采用ABB，ABB作為世界十大機(jī)器人品牌，多用途機(jī)器人為期優(yōu)勢產(chǎn)品，尤其是在多用途平臺離線編程、仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)、教學(xué)資源建設(shè)方面更是首屈一指，在全球根底有著良好的校企合作經(jīng)歷，對學(xué)校教學(xué)的便利性優(yōu)勢尤其明顯，具備不可替代的優(yōu)勢。核心實(shí)訓(xùn)室架構(gòu)分為3個層次：第一層是入門級實(shí)訓(xùn)室，解決工業(yè)機(jī)器人（開放式實(shí)訓(xùn)平臺）操作、維護(hù)、調(diào)試基本技能演練的問題。第二層是工業(yè)機(jī)器人仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，解決學(xué)生工業(yè)機(jī)器人編程語言學(xué)習(xí)及模擬演練的問題，使學(xué)生掌握編程技巧，初步具備解決簡單問題（程序調(diào)試）能力。第三層是工業(yè)機(jī)器人綜合實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生熟悉、學(xué)習(xí)典型工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用項(xiàng)目，使學(xué)生初步具備綜合應(yīng)用基礎(chǔ)能。

3.3 管理制度

實(shí)訓(xùn)基地不但要具備先進(jìn)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備和結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍，而且要有完善的管理制度。科學(xué)的管理是提高一切工作效率和質(zhì)量的根本保證。職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)基地管理模式各不相同，主要管理模式有：學(xué)校統(tǒng)一管理的公共實(shí)訓(xùn)基地、學(xué)校與系部共同管理的基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)基地、各系分別管理的專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地、校外實(shí)訓(xùn)基地。實(shí)訓(xùn)基地制度建設(shè)的內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個方面：一是實(shí)訓(xùn)基地管理制度建設(shè)，主要是明確實(shí)訓(xùn)基地的定位、功能、服務(wù)方向、管理模式、運(yùn)行模式、達(dá)到整合和優(yōu)化各種資源的目的；二是實(shí)訓(xùn)教師管理制度建設(shè)，主要是對實(shí)訓(xùn)教師的文化知識、教學(xué)組織能力、實(shí)際操作能力等作出相應(yīng)的規(guī)定；三是實(shí)訓(xùn)學(xué)生管理制度建設(shè)，主要是為了保障學(xué)生正常的實(shí)訓(xùn)、學(xué)生的人身安全以及取得良好的實(shí)訓(xùn)效果而對學(xué)生作出的規(guī)定，讓學(xué)生明確哪些可以做，哪些不可以做，哪些需要在實(shí)訓(xùn)教師的指導(dǎo)下才能做，等等；四是實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理制度建設(shè)，包括對實(shí)訓(xùn)教學(xué)的計(jì)劃、基本環(huán)節(jié)、成績考核與評定、教學(xué)檢查等制定相關(guān)的制度。此外，還有實(shí)訓(xùn)基地安全管理制度建設(shè)和實(shí)訓(xùn)室管理制度建設(shè)等。如《實(shí)訓(xùn)基地管理制度》《實(shí)訓(xùn)教師管理辦法》《實(shí)訓(xùn)教學(xué)計(jì)劃管理制度》《實(shí)訓(xùn)成績考核、評定辦法》《安全操作制度》《實(shí)訓(xùn)室管理制度》《實(shí)訓(xùn)設(shè)備、儀器維修保養(yǎng)制度》等。

3.4 課程標(biāo)準(zhǔn)

以就業(yè)為導(dǎo)向，培養(yǎng)符合職業(yè)崗位需求的具有綜合職業(yè)能力的高技能應(yīng)用型人才，是職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)。工業(yè)機(jī)器人專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)方面的專業(yè)知識和操作技能，具備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣控制、傳感技術(shù)、智能控制等專業(yè)技能，能從事“工業(yè)機(jī)器人”及“服務(wù)機(jī)器人”系統(tǒng)的模擬、編程、調(diào)試、操作、銷售及自動化生產(chǎn)系統(tǒng)維護(hù)維修與管理、工程圖繪制、生產(chǎn)管理等工作的高技能應(yīng)用型人才。公共基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的設(shè)置以“理論夠用”為原則；專業(yè)課程的設(shè)置以工作過程為導(dǎo)向、以職業(yè)崗位能力為主線來設(shè)置，積極邀請用人單位直接參與學(xué)院的課程設(shè)置，使學(xué)院的課程具備濃厚的企業(yè)背景。

4 總結(jié)

江蘇省交通技師學(xué)院從工業(yè)機(jī)器人國家政策、市場現(xiàn)狀、發(fā)展前景、工業(yè)機(jī)器人專業(yè)技術(shù)人員的市場需求等方面進(jìn)行廣泛調(diào)研。2008年起與ABB進(jìn)行校企合作，共同探討工業(yè)機(jī)器人專業(yè)技能人才培養(yǎng)模式改革、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)以及師資相關(guān)技能推廣等內(nèi)容。實(shí)踐表明，我院實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案切實(shí)可行，實(shí)訓(xùn)教師實(shí)踐能力顯著提高，實(shí)訓(xùn)設(shè)備總價低、利用率高，管理制度科學(xué)規(guī)范，課程設(shè)置合理定位準(zhǔn)確，學(xué)生學(xué)習(xí)效果良好。

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