基于“機器人產業”的機電一體化技術專業人才的培養研究

周曲珠 郭秀華

摘要：智能制造是“十三五”期間制造業改革的主攻方向，服務于區域經濟發展需要是職業技術教育的使命和立足之本，面向“中國制造2025”的機電一體化專業的建設與課程改革必定要緊隨蘇州產業結構的發展步伐，向智能制造領域拓展，在編寫人才培養方案之前需要根據企業已有的及潛在的崗位及其能力需求進行知識和能力的架構，科學合理的設置其學習領域，改革機電專業的人才培養模式和人才培養方案。本課題組提出在現有的機電一體化課程建設上嵌入機器人應用技術所需的知識模塊，安排學習的內容，既保證了招生來源，也能滿足機器人產業對人才的需求。

Abstract： Intelligent manufacturing is the main direction of the reform of the manufacturing industry during the "13th Five-Year". It is the mission of vocational and technical education to serve the needs of regional economic development. Construction and curriculum reform of the Mechatronic Engineering oriented to "China made 2025" must follow the pace of development of industrial structure in Suzhou， to expand the field of intelligent manufacturing. Prior to the preparation of talent training programs， it needs to make the knowledge and ability structure according to the existing and potential position and ability requirement of the enterprise， scientific and reasonable set up its study field， reform the Mechatronic Engineering professional personnel training mode and personnel training programs. The research group proposes to embed knowledge module of robot application technology in the existing Mechatronic Engineering course， and arrange the learning content， to ensure the source of enrollment and meet the needs of the robot industry for talents.

關鍵詞：機器人產業；機電一體化；專業人才；培養研究

Key words： robot industry；mechatronic engineering；professional talents；training research

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0249-03

0 引言

為應對德國的工業4.0，我國工信部提出了“中國制造2025”，國務院在《中國制造2025》的通知中強調“制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基”（國發〔2015〕28號[1]。《中國制造2025》的主攻方向是推進智能制造，是基于信息物理系統的智能改造升級，以打造具有國際競爭力的制造業。面對已經悄然來臨的第四次工業革命，高職院校的專業建設應該快速響應，為社會企業培養適應工業變化所需要的人才，這是高職教育的使命，也是高職教育立足取勝的基礎。

1 中國制造2025的主要內涵分析

智能系統包括“人本系統”和“人機系統”，“人體系統”是人類以其智能直接參與活動的系統，如金融系統、保險系統、體育系統等經濟系統和社會系統； “人機系統”是指人與機器共同工作系統，實際上智能系統就是基于知識處理的信息系統。在《中國制造2025》引領下，中國正在大力推進智能制造，主要是基于信息物理系統的智能改造升級，即以智能裝備、智能制造為主題，是基于數字信息以處理知識為己任的制造技術。

智能制造的核心是建立智能工廠和數字車間，發展智能裝備，實現智能生產，走以機器換人的路。人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業生產過程，通過互聯網實現工廠與用戶、工廠與企業、工廠與零售等各相關節點的無縫互聯，使得大規模的個性化定制成為可能。這是我國為迎接世界科技的第四次革命提出的科技改革綱領。科技革命的成功是以創新驅動為先導，在發展過程中始終堅持綠色的發展理念，發展循環經濟，減少浪費，提高資源的回收利用率，在技術、工藝、裝備及其推廣應用方面注意環保，減少污染和浪費，還需要大家增強質量意識，2016年5月19日國務院印發了“國家創新驅動發展戰略綱要”強調科技創新是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐。

創新的主導著是人，因此，中國制造2025還提出了“人才為本”，人才是中國制造2025成功實現的重要保障。職業院校的使命是為社會培養具有一定技能的高素質的技能型人才。

2 智能制造業企業崗位要求分析

在“十三五”期間中國為推進智能制造大力發展機器人產業，主要是推進企業向智能裝備、智能工廠以及無人化工廠發展，未來的5～10年是機器人產業的大好發展時機，用機器代替人工來降低用工成本，提高和穩定產品質量，進行產品的個性化定制。機器人的大量推廣勢必需要會維修和使用機器人的人，這些人才是高職院校培養的。目前雖然機器人很熱，機器人人才也很好就業，但似乎家長和學生對機器人專業認可度并不高，倒是大家對機電一體化專業的認可程度非常高。其實，中國企業也還是處在“2.0補課、3.0普及、4.0示范”階段[3]，有不少企業還處在工業2.0或2.5階段，因此很多企業為解決招工難以及勞動力成本高的問題，迫切地進行生產線的自動化改造，建造無人化的生產工廠的企業還是少數。自動化的生產線的建成也是需要大量的懂得機電一體化技術的使用及維修人員。而且具有機電一體化技術基礎的技術人員向機器人領域轉型也容易得多。機器人的組裝、調試和維修人員是需要懂專業技術的人才能勝任，目前工業機器人應用技術人才缺口就達到20萬，并且還以每年20%的速度增長[3]。

機電一體化技術專業可以面對的崗位很多，主要面向的崗位如圖1所示。

3 機電一體化專業人才學習領域分析

人才崗位需求分析主要從制造廠商及產品的應用企業需要來進行分析，主要包括機器的組裝、銷售、售后的安裝調試、技術支持等專業人才，對于應用企業需要懂得智能產品的調試維護、操作編程等綜合素質較強的技術人才。特別是工業機器人現場編程調試人員更是缺口巨大。隨著企業數字化改造的深入，對一些工具軟件如CAD、CAM、CAE、CAPP、MES、ERP的應用將成為基本能力要求，精益專員、逆向造型、3D打印、精密測量與檢驗崗位越來越重要。

3.1 知識架構分析

職業技術教育能得生存的基礎是培養出的人一定要能接地氣，要能符合企業和社會的需要，因此，在課程設計方面還是要緊跟形勢發展需要，更緊密地分析新形勢下的崗位需求和知識架構。

崗位結構的變化對人的職業能力提出了新要求，職業院校機電一體化專業培養的學生大多數是從事機電一體化產品的生產、管理、銷售、組裝、安裝調試等技術技能工作，能夠操作和組裝及調試機器人等智能設備的人才已經算是比較優秀的人才了。隨著流水生產線無人化的改造，重復性質的操作崗位會被機械手或機械人代替，需要懂工藝的技術人員更多地關注工藝布局、工藝實施、工藝優化，對技術人員能用軟件進行編程的能力要求也越來越普遍，同時要求具備管理信息數據的能力，因此職業院校的相關專業在課程設置上既要兼顧到大部分學生的實際情況，還要估計少數優秀學生要掌握的知識點及應具備的職業能力，要盡可能與實際要求接軌。圖2為蘇州經貿職業技術學院的機電一體化技術專業的知識架構，主要職業素質類、職業知識類、職業能力類和職業拓展類。

3.2 學習領域分析

機電一體化是機械、電子、自動控制及信息處理相結合的交叉學科，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、數據通訊、工業控制機、數據顯示裝置、傳感原件等有機地結合在一起的具有一定智能的系統[4]。因此，機電一體化技術專業的學習領域自然是要涉及機械及電器方面，機械方面的基礎性內容包括機械制圖、機械基礎及制造基礎方面自然需要掌握，在制造業對產品的檢測是質量控制的基礎，因此精度檢測與公差配合的內容也是必不可少；“十三五”期間大力發展機器人，機器人的結構設計主要是與機構學相關，因此“機構學”也是必需的內容，通過計算機進行輔助設計及制造是智能制造業的具體應用形式之一，因此說CAD、CAM課程也是要設置的；電工電子技術、液壓與氣動技術應用等在自動化生產領域司空見慣，應用越來越普遍，因此關于這些電工電子的內容及液壓氣動技術的內容也是要讓學生學習的；PLC、伺服電機、步進電機、傳感器、C語言等在工業自動化領域的核心技術及機器人領域所有崗位必備技能，工業網絡控制、組態技術也成為普遍性要求。圖3是蘇州經貿職業技術學院的機電一體化專業（機器人方向）的課程設置狀況，在原機電一體化課程的基礎上新增了“機器視覺系統”和“工程測試技術”及“CAD/CAM”課程。

3.3 關于課程建設

機電一體化技術本身就是多門學科的綜合，基于“中國制造2025”的機電一體化技術還要顧及智能化系統所涉及的技術，因此其涉及的知識面廣，學科式的課程設置是對于職業院校三年制的學生來說不僅時間上不合適，而且要在這么短的時間內（其實學生在校的學習時間也就兩年多半個學期）要使學生的技能發展起來，只有通過項目把這些知識串起來進行教學，因此，在課程建設上一定要基于項目進行知識的構建，在現有的機電一體化課程建設上嵌入機器人應用技術所需的知識模塊，安排學習的內容。

例如可以以一臺學生耳熟能詳的全自動洗衣機為項目，通過介紹其結構、工作原理、控制等內容編排機械、電器控制、PLC、變頻控制技術、電磁閥等內容。

4 教學模式探討

在“中國制造2025”時代，把創新能力、質量效益、兩化融合、綠色發展作為主攻方向，將帶來產業的全面升級，這對技術技能人才的培養也提出了新的要求，要培養學生勇于探索未知領域的精神，具備探索未知領域的沖動和學習未知知識的能力，更要注重培養學生的行為習慣和思維方式，勇于探索未知領域的勇氣和團隊合作精神，現代社會與人合作講究“人品第一、態度第二、能力第三”。職業技術教育如何能使培養的人才更切合社會和企業的要求，在培養模式上要改革，既要培養學生的實際動手能力，也需要給學生普及基本的理論基礎。其實目前國內的職業教育大搞“以賽促學”，各個學校為了能在國家級競賽中獲獎不惜一切的支持，以提高學校的知名度，本人認為這種“以賽促學”其實惠及的學生只是極少數同學，每個競賽項目每個學校也就送三至四個學生參加而已。我們需要的是大部分的學生能得到優質的教育和投入，可以以建立興趣小組，以項目化來進行引導多數學生的學習。

項目化的教學給老師提出了更高的要求，需要老師們首先提高自身的水平，老師既要懂機還得懂電，對編程及繪圖軟件要能應用，這需要老師們不斷地學習新知識，拓廣自身的知識面。因此如果可以應該建設師資，提高老師的水平，以往所說的校企合作主要是共同培養學生，其實首先要通過校企合作先把老師的水平提高，然后通過學校、企業二元主體共同培養出“中國制造2025”的機電一體化技術人才。

參考文獻：

[1]國務院文件，國務院公報[Z].2015，16.

[2]朱劍英.智能制造的意義、技術與實現[J].機械制造與自動化，2013（6）.

[3]智能制造對企業崗位及人才需求的影響及前景分析[Z].2015-12-19.

[4]倪志博.關于機電一體化技術及其應用研究[J].實用科技，2010（8）.

[5]http：//www.cq361.com/question/2302.

[6]陶宇，來建良.制造業高技能人才關鍵能力與真實性評價[J].黑龍江高教研究，2008（7）.