工業機器人專業的開發現狀分析與實踐

程良

摘 要：一方面傳統的制造業受到較為嚴重的沖擊，另外一方面則是新興的制造業異軍突起，以工業機器人應用為背景的制造業企業取得了較好的效益。本文從技工院校對于開設工業機器人專業的不同態度著手，剖析了當前開發工業機器人專業的必要性并結合本院工業機器人開發實踐，提出了一些開發工業機器人專業的方法與途徑。

關鍵詞：工業機器人；專業開發；實踐

當前職業院校培養人才正面臨著制造業轉型升級的新情況：一方面傳統的制造業受到較為嚴重的沖擊，這些傳統的制造業企業步履維堅，單一的加工類人才需求不斷萎縮，同時這對于以制造業加工類人才為培養目標的技工院校造成了不小的沖擊，這些技工院校對應培養人才的規模不斷減少；另外一方面則是新興的制造業異軍突起，以工業機器人應用為背景的制造業企業取得了較好的效益，這些企業對于以工業機器人專業背景的應用型人才需求日益增多。然而目前全國各地技工院校只有少部分職業院校開設了工業機器人專業，且基于目前制造業調整的現狀，高職院校對于開發工業機器人專業缺乏必要的信心。

一、工業機器人專業開發現狀及實質

工業機器人技術是計算機技術、控制工程技術、運動機構學、傳感與檢測技術、人工智能、仿生學等多學科相互融合而形成的高新技術。因此，工業機器人應用情況，是一個國家工業自動化水平的重要標志。

但為什么當前各職業院校對于開設工業機器人專業的態度出現了較大的分歧呢？主要原因是在去產能為背景的宏觀經濟調整下，對于傳統制造業的沖擊較大，以某工程機械制造企業為例，據該企業年報，在2014年的經濟效益較2013年出現了-17%的下滑，而2015年經濟效益較2014年出現了-34%的更大下滑趨勢，該企業對于傳統的制造業人才需要大幅萎縮，其下屬的職業學校辦學規模受大較大的沖擊，年招生生源由2013年的1300余人下降到2015年的300余人。同時，其他技工院校的同類制造業專業的生源也出現了大幅萎縮，所以大多數技工院校對于制造業的前景有了一定憂慮，對工業機器人等新興專業開設缺乏信心與熱情。此外，各技工院校大多認為用工業機器人代替制造業技能人才，會使企業對于各職業院校培養的制造類加工人才更難有所作為，其最終結果是由于開設工業機器人專業，會加劇制造業技能人才就業規模的縮減。其實，這些方面的憂慮是片面的。國家制定十三五規劃及中國制造2025，其實質是制造業產業升級與調整，是通過去產能使制造業進行優化升級的一個過程，從過去粗放型、講求多層次、數量型的制造業發展布局逐漸向高層次、高水平制造業調整升級，即從以往的單純依靠制造產品的數量到更多依靠先進制造技術、制造理念向制造產品的質量轉變過程，工業機器人應用在某些制造性流程中就起到非常重要的一環。

工業機器人在制造業轉型中顯著作用體現在以下三個方面：一是在高強度、密集型的工作場合下，替代產業工人的高強度勞動，并體現了產品制造過程的高質量、高效性與可靠性；二是在一些環境惡劣的環境下如在高熱、高溫、輻射、化學等條件下由工業機器人代替產業工人的勞動，等體現了更多是以人為本理念；三是，對于一些材料較貴的場合，如汽車的噴漆等作業過程，如采用工業機器人進行噴漆代替工人噴漆可以大大節約用漆成本。由此可見，工業機器人應用技術在制造業中所起作用與傳統制造業是相輔相成的，是國家由制造大國向制造強國轉變的必要途徑之一，也是各職業院校發展該新興專業的根本出發點。

二、工業機器人人才需求趨勢分析

中國制造業快速發展，已經具備一定的技術基礎與規模優勢，隨著我國人口紅利的逐漸衰退，企業用工成本的快速上升，迫切需要用工業機器人代替人工生產，而我國目前機器人保有量為20萬臺，但機器人密度約為26臺/萬人，低于世界平均水平90臺/萬人，遠低于日本360臺/萬人，2015年全球工業機器人銷量比上年增長12%，達到24.8萬臺，連續3年創出歷史新高。并且我國目前機器人年需求量卻有極大的增長，比上年增長了17%，2015年全年我國工業機器人應用臺數占全世界工業機器人應用總臺數的四分之一，達6.7萬臺，目前超過了日本成為世界工業機器人第一消費國，但是職業院校所培養的工業機器人方面高級技能型專門人才，因開發該專業的職業院校較少，導致這方面的人才嚴重不足，工業機器人應用方面的人才短缺已經成為制造業升級調整的瓶頸。

目前從事工業機器人安裝、工業機器人編程、機器人自動線維護等崗位的人員主要來自對機電一體化技術、數控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。因此，未來工業機器人將在各個行業廣泛應用，工業機器人方面的人才需求將出現大量缺口。

三、各技工院校工業機器人專業的開發實踐與探索

現在國內沿海發達城市相繼出現了工業機器人安裝與應用專業。廣州機電技師學院、廣州工貿技師學院、廣東省技師學院等多所院校都開設了工業機器人專業，尤其是廣州機電技師學院的機器人專業已經發展到校企合作、共同研發，投入使用階段。這些職業院校在工業機器人應用的不同階段進行了論證分析，開展了工業機器人操作與應用、工業機器人安裝與調試、國產工業機器人制造、工業機器人維護四個方面相關教學課題進行調研，目前主要對于前兩個課題進行開發與建設。

近些年來，我校也積極開展工業機器人專業方面的論證，并做了一些專業建設方面的工作，初步形成一些對于工業機器人建設行之有效的方法。

（一）優化現有教學資源，完善人才培養模式

依托現有設備資源優勢，在學院與校企合作機制下，探索與實踐“項目教學，崗位實境”的工學結合人才培養模式，完善“核心任務驅動，工作能力提高”的專業課程體系，校企共建工業機器人技術應用中心。目前主要有汽車搬運、汽車噴漆、車窗涂膠、汽車焊接等以工業機器人為核心技術的模擬應用中心。

（二）以工業機器人專業建設為契機，對傳統制造業教學模式改革

1）以典型的工業機器人工作內容為導向，以項目教學原則組織實施教學。通過對不同工業機器人工作環境進行分類及組合，形成典型工業機器人工作任務，作為學生進行模擬與操作的基本內容，同時以項目教學為基本的教學組織模式，強化學生對于工業機器人在不同工作環境中的操作技能。2）根據工業機器人專業特點，采用一體化教學、崗位實踐、專業案例分析等教學方法靈活的組合實施教學過程。如在一體化教學中，通過多媒體，先播放某類型工業機器人的實際工作過程，讓學生思考工業機器人的動作過程，對工業機器人的基本動作內容與動作過程有一個初步認識；再通過崗位實踐模塊讓學生完成相應的工業機器人實際操作，做到如何控制機器人；最后通過一些與此相關的工業機器人的介紹，讓學生做到舉一反三、觸類旁通。3）發揮學生在學習活動中的主觀能動性，老師作為輔導者、引導者組織教學活動。教師布置相關學習任務，學生在教師引導下完成“接受任務、收集資料、制定方案、維修作業、質量檢驗、總結經驗”等各個環節的任務。

（三）依托行業特色，開發相關工業機器人專業課程

目前我校開設有建筑、汽車、機械制造等專業，依據這些專業為基礎，開展相關工業機器人專業研究與建設。例如在建筑學院已開設省級特色專業焊接專業的基礎上與汽車工程學院汽車制造專業進行相關論證，積極調研市場，開展汽車焊接工業機器人方面的研究，并建立了焊接機器人生產線，進行教學資源整合，并且在工學結合情境下組織教學。以堆垛、焊接、裝配三種典型工業機器人生產線項目貫穿于專業核心課程，在實訓課堂、一體化教室、企業生產車間組織教學。通過這三種典型任務，建立學生對工業機器人應用崗位進行工作任務初步分析，從工業機器人使用等基礎能力，到現場編程、人機界面開發等專項能力，再到故障診斷、自動線維護等綜合能力，構建基于工作任務的能力遞進的專業課程體系。同時，也可最大限度節約人力資源，將學校的原有師資力量進行整合與提升，如通過一定的師資培訓或教師到企業頂崗，從事工業機器人相關工作，從而建立與完善工業機器人專業所急要的師資隊伍。

四、結語

因此，在高職院校開發與建設工業機器人專業勢在必行，同時培養國內工業機器人技術應用方面的專業人才具有重要意義，也是適應目前中國制造業調整升級的必由之路。

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