工業機器人專業定位的三個核心問題

馬高峰

摘 要：隨著國家《中國制造2025》深入進行，機器人產業蓬勃興起。越來越多的學校開設或將要開設工業機器人專業。本文從提出“工業機器人專業需要教什么樣的機器人設備？”“工業機器人專業與機電一體化專業有什么區別？”“未來5年智能化生產會變成什么樣子？”這三個問題和解答這三個問題入手，為中職工業機器人專業建設提供了三個核心方法。

關鍵詞：工業機器人專業;專業建設;機電一體化

一、工業機器人行業背景

隨著工業產業的轉型升級，《中國制造2025》、工業4.0的推進，工業機器人的應用呈逐年快速增長趨勢。國務院公布了中國制造業在2025年的實施方案，近幾年來，中國工業自動化及機器人市場實現了爆發式增長。我國2015年-2017年，年均增長率達25%，2017年銷量達10萬臺，大量的產業需求就需要大量合格的操作人才，目前單在浙江省就有26所學校開設或將要開設機器人專業。

二、目前主流學校工業機器人專業建設思路

目前大多數學校把機器人專業作為電氣自動化或機電一體化專業的一個專業（技能）方向。大部分學校將工業機器人應用作為某個專業的一個方向開設，一可以降低風險，二是由于機器人的特殊性。工業機器人應用在不同的行業，像汽車行業、電子信息行業、食品飲料行業等，如果在相應的專業中開設一兩門機器人相關的課程，既能提高原有專業的含金量，也降低開設全新專業的成本。

三、工業機器人專業定位三個核心問題

職業教育與專業建設的主要目的是為了服務當地經濟、保證學生就業。專業建設的成功與否在于經過工業機器人專業培養出學生是否滿足企業需要，所以對于專業的定位尤為重要。經過對2016年至2018年《機器人行業白皮書》的學習和近15個浙江省機器人生產企業代表、機器人應用企業代表，近10家開設機器人專業的學校，浙江大學機器人研究院專家，寧波市機器人研究院專家的多次了解與商討下，我們認為目前機器人專業建設是有核心的，是可以定位的，工業機器人的定位可以從以下三個簡單的問題進行解答。

（一）工業機器人專業需要教什么樣的機器人設備？

這個問題決定了我們實驗室要建設成什么樣子。目前，浙江省各學校已經建有的實驗室幾乎全部是多關節機器，品牌基本為機器人四大家族中的ABB機器人。這樣創建實現了職業教育為服務當地經濟，滿足企業所需的要求。在選擇實訓設備時，首先應考慮企業的需要，從我們走訪企業的實際情況，以及結合近幾年的國家《機器人行業白片書》來看存在一定的問題。

從浙江省來說，由于多關節機器人高昂的價格，因此目前多關節機器人只有7000多臺，大部集中在汽車、制藥等行業，人員需要比較少。機器人品牌較多，其實四大家族的各個品牌都有不小的市場份額，ABB在2018年的市場占有率為18%，多關節機器人在我國機器人市場的占有率為42.1%。如果我們單從ABB這一單一品牌和多關節機器人單一設備來進行建設，或結合不同品牌的機器人，都存在一定程度上的差異性。以上兩點原因使我們的學生在技能培養上有所欠缺，很有可能畢業即失業。同樣的問題，很多學校在專業建設的過程也時有發生。

工業機器人專業實訓設備的解決方案。對于這一問題，我們的答案是直角坐標機器人與多關節機器人并重的建設方案。多關節機器人根據當地市場占有率盡量多采購一些品牌，讓學生廣泛體驗不同廠商的機器人控制方式與編程方式，如日系、歐系、中系。直角坐標機器人因為結構簡單，成本低廉等特點而廣泛應用在企業，這個才是目前機器人在中小微企業中應用的主力。從技術上來講，直角坐標機器人大多采用G代碼來作為其標準的控制語句，所以相對來說建設時與品牌無關。

（二）工業機器人專業與機電一體化專業有什么區別？

這個問題關系到工業機器人課程建設，牽涉到“專業中哪個課程重要，應該放多少課時”的問題，這個問題也是一直困擾學校的大問題。

從目前的工業用途來看，工業機器人是合適于柔性生產線，在一定程度上可以換程序而不換設備的改造生產線，機電一體化是非標生產線的核心。非標生產線指的是一個生產配一條生產線。生產鞋子，就配一條專用生產鞋子的生產線。它關心點的PLC、液壓氣動，關于柔性生產，不同的生產配同一生產線就可以實現，也就是同樣一條生產線既能生產鞋子也能生產電視機，只要下載不同程序就可以實現，使用效果就會不同。

柔性自動化系統不是一個新詞匯，用戶的需求是多樣的，同質化過多的產品情況使企業需要比以往更多的小改款，使產品的更新速度越來越快。更多的產品出現了用戶自定義的個性化需求，柔性自動化系統就是能夠通過信息技術手段自動切換工裝夾具以達到共線生產不同產品的自動化技術，柔性自動化系統的核心技術就是生產出高度可編程化、自適應化的工業機器人。

硬性自動化、非標自動化即根據客戶要求而定制的非標準類的自動化設備。它也屬于自動化領域，是按企業用戶定制的自動化機械設備，按其工藝要求而量身設計，設備本身不通用、非標準化，它常應用于電子工業、衛生、醫療等領域。傳統非標自動化的設計就是一條產線一條設計，需要研發人員有極高的機電一體化的設計基礎與設計能力。

（三）未來5年智能化生產會變成什么樣子？

這個關系到機器人專業人才還需要掌握其他什么技能，明白崗位需要。目前普遍認為未來5年智能制造會向以下方面發展。

1.新的人機界面（AR、VR）。目前在工業現場，觸摸屏、電腦顯示器甚至電視機還是作為主要的顯示手段和數據展示平臺。但是由于工業現場的日趨復雜化、數據的采集的多樣化，設備的多層次和不可見內容也越來越多，單純平面式的顯示方式很難表現設備的3D層次結構。使用新型VR技術可以很好地解決這一問題。AR技術能在現實圖像的基礎上添加、增強顯示的內容，比如可以在部件上顯示相應的生產過程數據。這在工業現場的快速排除故障、了解生產動態數據方面都有非常好的應用。

2.工業物聯網技術。在工業現場，節點數據的獲取和數據的維護在工業環境中一直都是最重要的維護內容，而物聯網技術下的傳感器的廣泛使用，能為工業現場提供更多的信息。維護人員可以通過自己的經驗也可以借助于人工智能這些新技術快速定位到問題所在區域。可以比以前更能全面地了解到生產環節中的每個細節，為進一步提高效率獲取更多的基礎數據，這些都需要獲得工業物聯網技術的支持。

3.網絡技術和網絡安全。目前從國際上來看，網絡攻擊變得越來越猖獗和越來越有利可圖。工業設備由于其安全防范較低的特點，尤其要注意網絡入侵與網絡安全問題。攻擊的結果對工業設備來說往往是災難性的。制造業公司面臨的挑戰之一，就是確保他們平時正常地使用同時也符合網絡安全條例，并確保所有操作的存在較小的漏洞或盡可能做到沒有漏洞。因為軟件的環境在工業產線中應用越來越廣，而軟件由于編程人員的問題與原編譯系統的原始問題是不可以保證完全安全的，需要在后續的應用操作的過程中不斷加強安全防護技術與措施。

為了順應未來工業機器人的發展方向，所以我們要在機器人專業的課程安排上加入計算機網絡與計算機控制的課程，適時加入VR技術和人工智能技術的有關知識。

總之，經過我校的工業機器人建設實踐，了解、清晰了工業機器人三個核心問題后，明確了專業建設的方向，并獲得了一些專業建設的成效。