職業院校工業機器人專業實訓基地建設研究

郭永濤，唐洪濤

江蘇省交通技師學院電氣與信息工程系

職業院校工業機器人專業實訓基地建設研究

郭永濤，唐洪濤

江蘇省交通技師學院電氣與信息工程系

職業院校必須建立與市場需求和實踐教學需求相適應的實訓基地。總結了我國工業機器人政策及市場發展現狀，介紹了工業機器人的概念，針對提高工業機器人專業學生實踐能力，重點闡述了以技能型人才培養為最終目標的工業機器人實訓基地建設方案，包括師資隊伍、實訓室建設、管理制度、課程標準等，對其他院校建設同類實訓基地具有借鑒意義。

職業院校；工業機器人；實訓基地；建設研究

1 引言

近年來，我國不斷出臺新的政策支持工業機器人產業的發展。2012年1月，工信部、科技部、財政部、國資委等四部聯合制定的《重大技術裝備自主創新指導目錄》中，工業機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《智能制造科技發展“十二五”專項規劃》，將工業機器人作為重點任務之一，并明確提出要攻克工業機器人本體、精密減速器、伺服驅動器和電機、控制器等核心部件的共性技術，自主研發工業機器人工程化產品，實現工業機器人及其核心部件的技術突破和產業化。2012年5月，工信部印發《高端裝備制造業“十二五”發展規劃》，提出了航空裝備、衛星及應用、軌道交通設備、海洋工程設備、智能制造裝備等五大重點發展方向，其中工業機器人被列入智能制造裝備。此外，工信部還同步印發了子規劃《智能制造裝備產業“十二五”發展規劃》，提出到2015年，工業機器人實現突破并達到國際先進水平。2013年12月，工信部發布《關于推進工業機器人產業發展的指導意見》，從突破核心技術、培育龍頭企業、推進產業布局、推動應用示范、完善標準體系、強化公共服務、推進國際合作等方面進行了部署。

2013年，中國市場工業機器人應用數量達36560臺，而同期日本為26025臺，美國23000臺，中國已經逐漸成為全球最大規模的工業機器人應用國家。致力于發展工業機器人產業的江蘇省，經過多年培育已在研發、生產、集成、應用等方面已經具備一定基礎，并形成了較為完整產業鏈。近3年來，江蘇機器人產業銷售收入年均增長速度超過20%，去年達到450億元。為加快推進江蘇工業機器人產業發展，江蘇省經信委已完成《江蘇省工業機器人產業發展推進方案(征求意見稿)》。為了進一步提升江蘇省機器人產業研發、應用水平，滿足龐大的市場需求，推動機器人產業健康有序發展，2014年9月18日，順應經濟和時代發展而生的江蘇省工業機器人專業委員會在南京成立。南京市已出臺三年推進方案，鎮江邀請了國內科研院所專家成立了專項小組，揚州則成立了工業機器人產業聯盟。

高技能人才培養是以滿足生產第一線的技術人才需求為目標，主要培養既具有一定理論知識，又具有較強實踐操作能力的高級技術應用型人才的一種教育形式。結合我國現階段和今后很長一段時期企業人才需求情況來看，高技能人才具有廣闊的市場需求，也是我國職業技術教育，特別是高職教育的主要任務。從我省來看，高技能人才培養的重任主要落在高職院校和高級技工學校的肩上。

工業機器人技術人才培養相關專業的建設剛剛起步，從事工業機器人現場編程、作業單元自動維護線、安裝調試等崗位人員主要來自對電氣自動化技術、機電一體化技術等專業畢業生的二次培訓，而且短期培訓難以達到崗位要求，人才短缺已經成為產業發展的瓶頸。為解決江蘇省工業機器人產業發展對大量高端技能型專門人才的需求矛盾，江蘇省交通技師學院率先在江蘇省技工院校中開設工業機器人應用與維護專業。

2 工業機器人概述

2.1 工業機器人簡介

工業機器人誕生于20世紀60年代，在20世紀90年代得到迅速發展，是最早產業化的機器人技術。它綜合了計算機、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，是當代研究非常活躍、應用日益寬廣的領域。國際標準化組織（ISO）對機器人的定義為“機器是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，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，以執行種種任務”。按照ISO定義，工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人，是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器；它接受人類的指令后，將按照設定的程序執行運動路徑和作業。

目前工業機器人最廣泛的應用領域就是汽車行業。工業機器人主要應用于汽車制造的領域有弧焊、點焊、裝配、搬運、噴漆、檢測、碼垛、研磨拋光和激光加工等機械操作。在一般工業應用的新領域，如光伏產業、動力電池制造業，食品工業及化纖、玻璃纖維、磚瓦制造、五金打磨、冶金澆筑、醫藥等行業，都有工業機器人代替人工的環節和空間。

2.2 工業機器人廠商

我國工業機器人起步比較晚，技術與國外的相比還是有著一定的差距，雖然我國在某些關鍵技術上有所突破，但還是缺乏整體核心技術的突破，具有中國知識產權的工業機器人則很少。國內機器人企業處于發展的起步階段，其中，沈陽新松機器人、安徽埃夫特、廣州數控是國內機器人生產企業的第一梯隊。從目前情況來看，受制于成本高、規模小、技術含量不足等因素，中國工業機器人市場被外資企業壟斷。目前國際機器人產業四大巨頭瑞士ABB、日本發那科及安川電機、德國庫卡都在中國設立了分公司及合資公司，四大企業已占中國市場比重高達90%左右。其中ABB搶先一步，早已把全球機器人事業總部以及兩大生產基地之一放在了上海。

3 工業機器人實訓基地方案

3.1 師資隊伍

實訓教師是組織實訓教學，保證教育教學質量的關鍵。必須要建立一支適合職業教育特色，精干、優質、高效的實訓師資隊伍，要大力培養既有理論教學經驗，又有實踐工作經驗的“雙師型”教師，要定期把教師送到企業中去學習新技術、新經驗、新方法，掌握新工藝、新設備、新規程，同時聘請社會企事業單位的專業技術人員擔任兼職實訓教師，讓他們直接給學生傳授實用、先進的技術、工藝，把學校和社會的距離縮至最短。根據國家高技能人才培養基地建設工業機器人項目建設要求，結合學院現有師資隊伍情況，以電氣自動化、機電一體化、數控、汽車檢測等專業教師為主，依托ABB校企合作項目部，開展工業機器人初、中級理論及實操培訓。每年度暑期選派完成階段集訓目標并通過ABB預審的教師參加由上海ABB公司提供的機器人認證培訓，并通過企業認證考核。學院先后選派9名教師參加ABB工業機器人項目師資培訓，并取得結業證書。

3.2 實訓室建設

工業機器人專業實訓基地分為3個層次進行建設。一是原有專業基礎實驗、實訓室改造：整合傳統電氣專業原有的電子、電工及電力電拖、PLC、EDA等實訓資源，根據機器人技能人才培養要求適當增補新的知識及技能模塊。二是新增專業基礎實訓室建設：根據工業機器人人才培養課程體系結構增加FESTO氣動控制實訓室（多用途工業機器人的工具、工作臺、輔助設備大多用壓縮空氣驅動）。三是新增專業實訓室建設：根據學生對新事物接受的一般規律，針對5年制學生年齡結構的興趣培養及宏觀認識角度考慮，新增趣味機器人實訓室和以調試、維護、編程、綜合應用為核心的機器人專業技能實訓室。

趣味機器人實訓室有助于提高學生學習興趣。趣味機器人項目由樂高機器人套裝+C51編程機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”，給學生提供吳限的創意空間，讓學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用已有的知識培養學生的特性能力。

工業機器人技能實訓室平臺選型采用ABB，ABB作為世界十大機器人品牌，多用途機器人為期優勢產品，尤其是在多用途平臺離線編程、仿真系統設計、教學資源建設方面更是首屈一指，在全球根底有著良好的校企合作經歷，對學校教學的便利性優勢尤其明顯，具備不可替代的優勢。核心實訓室架構分為3個層次：第一層是入門級實訓室，解決工業機器人（開放式實訓平臺）操作、維護、調試基本技能演練的問題。第二層是工業機器人仿真教學實驗室，解決學生工業機器人編程語言學習及模擬演練的問題，使學生掌握編程技巧，初步具備解決簡單問題（程序調試）能力。第三層是工業機器人綜合實訓室，學生熟悉、學習典型工業機器人應用項目，使學生初步具備綜合應用基礎能。

3.3 管理制度

實訓基地不但要具備先進的實訓設備和結構合理的師資隊伍，而且要有完善的管理制度。科學的管理是提高一切工作效率和質量的根本保證。職業院校實訓基地管理模式各不相同，主要管理模式有：學校統一管理的公共實訓基地、學校與系部共同管理的基礎實訓基地、各系分別管理的專業實訓基地、校外實訓基地。實訓基地制度建設的內容應包括以下幾個方面：一是實訓基地管理制度建設，主要是明確實訓基地的定位、功能、服務方向、管理模式、運行模式、達到整合和優化各種資源的目的；二是實訓教師管理制度建設，主要是對實訓教師的文化知識、教學組織能力、實際操作能力等作出相應的規定；三是實訓學生管理制度建設，主要是為了保障學生正常的實訓、學生的人身安全以及取得良好的實訓效果而對學生作出的規定，讓學生明確哪些可以做，哪些不可以做，哪些需要在實訓教師的指導下才能做，等等；四是實訓教學管理制度建設，包括對實訓教學的計劃、基本環節、成績考核與評定、教學檢查等制定相關的制度。此外，還有實訓基地安全管理制度建設和實訓室管理制度建設等。如《實訓基地管理制度》《實訓教師管理辦法》《實訓教學計劃管理制度》《實訓成績考核、評定辦法》《安全操作制度》《實訓室管理制度》《實訓設備、儀器維修保養制度》等。

3.4 課程標準

以就業為導向，培養符合職業崗位需求的具有綜合職業能力的高技能應用型人才，是職業教育人才培養目標。工業機器人專業培養目標是培養學生掌握現代工業機器人設計、制造、維護方面的專業知識和操作技能，具備機械結構設計、電氣控制、傳感技術、智能控制等專業技能，能從事“工業機器人”及“服務機器人”系統的模擬、編程、調試、操作、銷售及自動化生產系統維護維修與管理、工程圖繪制、生產管理等工作的高技能應用型人才。公共基礎課和專業基礎課的設置以“理論夠用”為原則；專業課程的設置以工作過程為導向、以職業崗位能力為主線來設置，積極邀請用人單位直接參與學院的課程設置，使學院的課程具備濃厚的企業背景。

4 總結

江蘇省交通技師學院從工業機器人國家政策、市場現狀、發展前景、工業機器人專業技術人員的市場需求等方面進行廣泛調研。2008年起與ABB進行校企合作，共同探討工業機器人專業技能人才培養模式改革、實訓基地建設以及師資相關技能推廣等內容。實踐表明，我院實訓基地建設方案切實可行，實訓教師實踐能力顯著提高，實訓設備總價低、利用率高，管理制度科學規范，課程設置合理定位準確，學生學習效果良好。

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