工業機器人應用能力培養機制研究

馮志芬

摘 要：文章分析了工業機器人人才需求及培養現狀，從教學體系、教學項目、教學資源、教學設備及校企合作出發，研究以社會需求為導向，以實際工程為背景，將基本操作與實際的工廠應用相結合的工業機器人應用能力培養機制。

關鍵詞：工業機器人；人才培養；虛擬仿真

1 工業機器人應用型人才需求概述

隨著智能裝備的高速發展，尤其是以智能制造為主導的工業4.0的提出，工業機器人在全球制造業中的優勢和作用也越來越大，據國際機器人聯合會（International Federation of Robotics，IFR）預測，未來10年，全球工業機器人銷量年平均增長率將保持在12%左右。隨著“中國制造2025”“智慧工廠”戰略的實施，作為實施制造強國戰略的第一個10年行動計劃中大力推動的重點領域之一的工業機器人必將迎來更大的發展空間。按照工信部的發展規劃，到2020年，工業機器人裝機量將達到100萬臺，大概需要20萬工業機器人應用相關從業人員。

工業機器人作為一種高科技集成裝備，對專業應用型人才有著多層次的需求，主要有安裝、調試、維護工程師，系統集成開發工程師與研發工程師3大層次，各層次人才所需具備的技能如圖1所示。在工業機器人專業人才需求中，需求量最大的是基礎的操作及維護人員以及掌握基本工業機器人應用技術的調試工程師和更高層次的系統集成開發工程師。

2 高職院校進行工業機器人應用能力培養現狀

隨著工業機器人應用型人才需求的不斷增加，越來越多的高職院校開設工業機器人專業，越來越多的企業或機構開展工業機器人應用培訓教育，越來越多的學生選擇從事工業機器人應用行業，但目前工業機器人應用型人才儲備的數量和質量仍遠遠滿足不了社會需求，其原因主要在于：（1）專業設置及課程設置不能及時跟上產業需求，導致教育與產業需求存在脫節現象。（2）師資隊伍工程實踐經驗相對不足，而高職院校對經驗豐富的工程人才吸引力不夠。（3）產教融合、校企合作機制不完善，企業往往缺乏參與積極性，校企合作深度不夠。（4）企業人員流失率高，企業不愿通過二次培訓培養新人。因此，以社會需求為導向，以實際工程為背景，將基本操作與實際的工廠應用相結合的工業機器人應用能力培養機制的研究顯得尤為重要。

3 工業機器人應用能力培養機制研究

針對當前社會對工業機器人應用型人才的迫切需求，本專業通過企業需求調研、畢業生問卷調查及兄弟院校交流反饋等多種途徑開展研究，確立了利用多元化載體培養“理論知識扎實，實踐操作能力過硬，能快速適應社會需求”的工業機器人應用型人才的培養機制。

3.1 教學體系階梯化

工業機器人技術是一門綜合程度相當高的技術，包含機械設計、控制技術、電子技術、傳感器技術、計算機技術、網絡通信技術、機器視覺、人工智能、遠程監控等若干軟硬件先進技術[1]，為使高職學生能扎實掌握工業機器人技術，切實掌握工業機器人安裝、調試、示教、編程及系統集成等相關知識，循序漸進的階梯化的教學內容安排就顯得尤為重要。根據本專業的培養目標及學生的就業崗位，本專業確立了從機器人初級應用到機器人高級應用再到機器人集成應用的循序漸進的階梯化教學體系，初級應用階段主要讓學生掌握工業機器人的軟硬件基礎知識，高級階段主要讓學生掌握工業機器人高級編程，集成應用階段主要讓學生具備系統集成開發能力（見圖2）。

3.2 教學項目實戰化

工業機器人技術是一門專業性和實用性非常強的學科，實際應用非常廣泛，因此，教學項目的設置必須與具體的生產過程相結合才能更好實現工業機器人應用人才培養目標。教師應從機器人常見應用場景及區域經濟發展需求出發，結合實訓室現有實訓條件，結合學生現有理論及實踐知識水平，開發若干個實用性教學項目，比如焊接用機器人系統、機器人物料分揀系統、機器人自動碼垛系統等常見應用都是比較實用的教學項目。通過實戰化項目的教學訓練，學生不僅能快速掌握工業機器人的理論知識，而且能掌握工業機器人在某個領域的實際應用，學生走上相應工作崗位后能很快適應工作任務，不再需要企業的二次培訓。

3.3 教學資源多樣化

為了豐富學生的學習資源，及時更新學生的學習資源，培養學生自主學習、協作學習、探究學習的能力，傳統意義上的課本教學資源已經無法滿足與時俱進的新一代大學生的需求，本專業教師根據多年教學經驗，依托學院的網絡教學平臺，建立了完備的教學資源庫與素材，不斷更新工業機器人相關的新應用、新設備、新工藝，不僅有利于教師針對不同的教學對象進行課程開發，還能為學生提供課后的資源檢索、信息查詢、資料下載、教學指導等在線學習服務，不斷提高學生的學習效率和學習效果。

3.3.1 課程基礎資源

課程基礎資源主要是指課程教材、參考教材、教學大綱、授課計劃多媒體課件等教學常規資源，學生可以通過這些基礎資源了解課程的教學目標、教學內容、教學重點、教學難點、教學進度等相關信息。課程教材是學生學習課程的第一資料，教材的內容必須與教學大綱相吻合，與實驗裝置相吻合，對于實踐性很強的工業機器人相關課程，采用項目化編排的教學做一體化教材更為合適。

3.3.2 仿真資源庫

仿真資源庫主要是指利用虛擬仿真軟件模擬各個教學項目的實施過程，通過仿真資源庫，學生可以直觀地看到項目的實施過程，既方便學生課前預習，能給學生一個直觀印象，又方便學生課后復習，能把課上知識直觀反饋出來，加深學生的理解。此外，虛擬仿真不受實訓場地和設備數量的影響，學生可以利用仿真軟件構建機器人應用的虛擬環境、建立機器人虛擬通訊、規劃機器人虛擬路徑及虛擬故障排除等[2]，從仿真入手，切實掌握機器人操作流程后再到實訓室實戰演練，將達到事半功倍的效果，大大提高了工業機器人的教學質量。

3.3.3 網絡資源endprint

網絡資源主要是指品牌機器人官網、工業機器人技術論壇及工業機器人網絡課程等相關資源，通過網絡資源，學生可實時關注機器人的發展動向，了解最新的應用技術，聆聽大師級教師的精彩講課，方便學生更好地拓展知識面，更好地適應社會的需求。

3.4 教學設備可拆卸化

工業機器人是一門實踐操作類學科，現在有不少高職院校開設了這一專業，也為此花費了巨資建立了工業機器人實訓平臺或工業機器人生產線，但由于設備價格昂貴，開放性設計不夠，工位較少，操作存在一定的危險性，所以上課期間大多以觀摩為主，學生實踐動手的機會較少，導致學生的實踐能力得不到提高，上崗后往往需要二次培訓才能投入工作。因此要想讓學生扎實掌握工業機器人的操作，畢業后踏上社會能快速上崗，可拆卸化的工業機器人的教學設備必不可少，通過工業機器人的拆裝，學生能快速掌握機器人的內在原理，理解各關節之間的關系，學會機器人的安裝調試及維護，對工業機器人的編程調試及系統集成也有很大幫助。

3.5 校企合作常態化

工業機器人應用人才培養機制離不開完善的校企合作機制，與技術先進、管理規范、社會責任感強的企業深度合作，有如下作用：（1）可以借助企業的需求及經驗構建合理的教學體系、制定規范的課程標準。（2）可以借助企業平臺對任課教師進行師資培訓，參與企業真實項目的全過程，教師不僅能提高自身專業實踐技能，也能了解最新行業動態及企業先進技術，利于課程教學實施。（3）可以讓學生到企業進行頂崗實習，通過企業一線的設計、加工、安裝、調試等工作，切實提高學生的實踐能力、創新能力[3]，畢業后能更好地適應社會的需求。（4）可以通過校企合作共建校內實訓室、校外實訓基地等途徑，實現校企資源共享、共同進行。

4 結語

本文分析工業機器人人才需求情況及目前工業機器人應用人才培養現狀，結合本專業調查研究，從教學體系、教學項目、教學資源、教學設備及校企合作出發，利用多元化載體培養“理論知識扎實，實踐操作能力過硬，能快速適應社會需求”的工業機器人應用型人才的培養機制。

[參考文獻]

[1]宋云艷.高職院校工業機器人技術專業人才培養模式研究[J].科技創新導報，2016（34）：184-185.

[2]仇高賀.虛擬仿真在高職工業機器人教學中的應用研究[J].新課程研究，2015（11）：77-78.

[3]李衛民，劉亞輸.高職工業機器人技術專業人才培養方案研究[J].黑龍江教育·理論與實踐，2017（1）：63-65.

Abstract：This paper analyzes the talent demand and training status of industrial robot， starting from the teaching system， teaching projects， teaching resources， teaching equipment and the cooperation between schools and enterprises. With the social demand as the guide and the actual engineering as the background， the paper analyzes the mechanism of cultivating applied ability of industrial robots combined with the basic operation and the actual factory application.

Key words：industrial robot； talent training； virtual simulationendprint