工业机器人应用能力培养机制研究
冯志芬
摘 要：文章分析了工业机器人人才需求及培养现状，从教學体系、教学项目、教学资源、教学设备及校企合作出发，研究以社会需求为导向，以实际工程为背景，将基本操作与实际的工厂应用相结合的工业机器人应用能力培养机制。
关键词：工业机器人；人才培养；虚拟仿真
1 工业机器人应用型人才需求概述
随着智能装备的高速发展，尤其是以智能制造为主导的工业4.0的提出，工业机器人在全球制造业中的优势和作用也越来越大，据国际机器人联合会（International Federation of Robotics，IFR）预测，未来10年，全球工业机器人销量年平均增长率将保持在12%左右。随着“中国制造2025”“智慧工厂”战略的实施，作为实施制造强国战略的第一个10年行动计划中大力推动的重点领域之一的工业机器人必将迎来更大的发展空间。按照工信部的发展规划，到2020年，工业机器人装机量将达到100万台，大概需要20万工业机器人应用相关从业人员。
工业机器人作为一种高科技集成装备，对专业应用型人才有着多层次的需求，主要有安装、调试、维护工程师，系统集成开发工程师与研发工程师3大层次，各层次人才所需具备的技能如图1所示。在工业机器人专业人才需求中，需求量最大的是基础的操作及维护人员以及掌握基本工业机器人应用技术的调试工程师和更高层次的系统集成开发工程师。
2 高职院校进行工业机器人应用能力培养现状
随着工业机器人应用型人才需求的不断增加，越来越多的高职院校开设工业机器人专业，越来越多的企业或机构开展工业机器人应用培训教育，越来越多的学生选择从事工业机器人应用行业，但目前工业机器人应用型人才储备的数量和质量仍远远满足不了社会需求，其原因主要在于：（1）专业设置及课程设置不能及时跟上产业需求，导致教育与产业需求存在脱节现象。（2）师资队伍工程实践经验相对不足，而高职院校对经验丰富的工程人才吸引力不够。（3）产教融合、校企合作机制不完善，企业往往缺乏参与积极性，校企合作深度不够。（4）企业人员流失率高，企业不愿通过二次培训培养新人。因此，以社会需求为导向，以实际工程为背景，将基本操作与实际的工厂应用相结合的工业机器人应用能力培养机制的研究显得尤为重要。
3 工业机器人应用能力培养机制研究
针对当前社会对工业机器人应用型人才的迫切需求，本专业通过企业需求调研、毕业生问卷调查及兄弟院校交流反馈等多种途径开展研究，确立了利用多元化载体培养“理论知识扎实，实践操作能力过硬，能快速适应社会需求”的工业机器人应用型人才的培养机制。
3.1 教学体系阶梯化
工业机器人技术是一门综合程度相当高的技术，包含机械设计、控制技术、电子技术、传感器技术、计算机技术、网络通信技术、机器视觉、人工智能、远程监控等若干软硬件先进技术[1]，为使高职学生能扎实掌握工业机器人技术，切实掌握工业机器人安装、调试、示教、编程及系统集成等相关知识，循序渐进的阶梯化的教学内容安排就显得尤为重要。根据本专业的培养目标及学生的就业岗位，本专业确立了从机器人初级应用到机器人高级应用再到机器人集成应用的循序渐进的阶梯化教学体系，初级应用阶段主要让学生掌握工业机器人的软硬件基础知识，高级阶段主要让学生掌握工业机器人高级编程，集成应用阶段主要让学生具备系统集成开发能力（见图2）。
3.2 教学项目实战化
工业机器人技术是一门专业性和实用性非常强的学科，实际应用非常广泛，因此，教学项目的设置必须与具体的生产过程相结合才能更好实现工业机器人应用人才培养目标。教师应从机器人常见应用场景及区域经济发展需求出发，结合实训室现有实训条件，结合学生现有理论及实践知识水平，开发若干个实用性教学项目，比如焊接用机器人系统、机器人物料分拣系统、机器人自动码垛系统等常见应用都是比较实用的教学项目。通过实战化项目的教学训练，学生不仅能快速掌握工业机器人的理论知识，而且能掌握工业机器人在某个领域的实际应用，学生走上相应工作岗位后能很快适应工作任务，不再需要企业的二次培训。
3.3 教学资源多样化
为了丰富学生的学习资源，及时更新学生的学习资源，培养学生自主学习、协作学习、探究学习的能力，传统意义上的课本教学资源已经无法满足与时俱进的新一代大学生的需求，本专业教师根据多年教学经验，依托学院的网络教学平台，建立了完备的教学资源库与素材，不断更新工业机器人相关的新应用、新设备、新工艺，不仅有利于教师针对不同的教学对象进行课程开发，还能为学生提供课后的资源检索、信息查询、资料下载、教学指导等在线学习服务，不断提高学生的学习效率和学习效果。
3.3.1 课程基础资源
课程基础资源主要是指课程教材、参考教材、教学大纲、授课计划多媒体课件等教学常规资源，学生可以通过这些基础资源了解课程的教学目标、教学内容、教学重点、教学难点、教学进度等相关信息。课程教材是学生学习课程的第一资料，教材的内容必须与教学大纲相吻合，与实验装置相吻合，对于实践性很强的工业机器人相关课程，采用项目化编排的教学做一体化教材更为合适。
3.3.2 仿真资源库
仿真资源库主要是指利用虚拟仿真软件模拟各个教学项目的实施过程，通过仿真资源库，学生可以直观地看到项目的实施过程，既方便学生课前预习，能给学生一个直观印象，又方便学生课后复习，能把课上知识直观反馈出来，加深学生的理解。此外，虚拟仿真不受实训场地和设备数量的影响，学生可以利用仿真软件构建机器人应用的虚拟环境、建立机器人虚拟通讯、规划机器人虚拟路径及虚拟故障排除等[2]，从仿真入手，切实掌握机器人操作流程后再到实训室实战演练，将达到事半功倍的效果，大大提高了工业机器人的教学质量。
3.3.3 网络资源
網络资源主要是指品牌机器人官网、工业机器人技术论坛及工业机器人网络课程等相关资源，通过网络资源，学生可实时关注机器人的发展动向，了解最新的应用技术，聆听大师级教师的精彩讲课，方便学生更好地拓展知识面，更好地适应社会的需求。
3.4 教学设备可拆卸化
工业机器人是一门实践操作类学科，现在有不少高职院校开设了这一专业，也为此花费了巨资建立了工业机器人实训平台或工业机器人生产线，但由于设备价格昂贵，开放性设计不够，工位较少，操作存在一定的危险性，所以上课期间大多以观摩为主，学生实践动手的机会较少，导致学生的实践能力得不到提高，上岗后往往需要二次培训才能投入工作。因此要想让学生扎实掌握工业机器人的操作，毕业后踏上社会能快速上岗，可拆卸化的工业机器人的教学设备必不可少，通过工业机器人的拆装，学生能快速掌握机器人的内在原理，理解各关节之间的关系，学会机器人的安装调试及维护，对工业机器人的编程调试及系统集成也有很大帮助。
3.5 校企合作常态化
工业机器人应用人才培养机制离不开完善的校企合作机制，与技术先进、管理规范、社会责任感强的企业深度合作，有如下作用：（1）可以借助企业的需求及经验构建合理的教学体系、制定规范的课程标准。（2）可以借助企业平台对任课教师进行师资培训，参与企业真实项目的全过程，教师不仅能提高自身专业实践技能，也能了解最新行业动态及企业先进技术，利于课程教学实施。（3）可以让学生到企业进行顶岗实习，通过企业一线的设计、加工、安装、调试等工作，切实提高学生的实践能力、创新能力[3]，毕业后能更好地适应社会的需求。（4）可以通过校企合作共建校内实训室、校外实训基地等途径，实现校企资源共享、共同进行。
4 结语
本文分析工业机器人人才需求情况及目前工业机器人应用人才培养现状，结合本专业调查研究，从教学体系、教学项目、教学资源、教学设备及校企合作出发，利用多元化载体培养“理论知识扎实，实践操作能力过硬，能快速适应社会需求”的工业机器人应用型人才的培养机制。
[参考文献]
[1]宋云艳.高职院校工业机器人技术专业人才培养模式研究[J].科技创新导报，2016（34）：184-185.
[2]仇高贺.虚拟仿真在高职工业机器人教学中的应用研究[J].新课程研究，2015（11）：77-78.
[3]李卫民，刘亚输.高职工业机器人技术专业人才培养方案研究[J].黑龙江教育·理论与实践，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 simulation
