职业院校工业机器人专业实训基地建设研究

郭永涛，唐洪涛

江苏省交通技师学院电气与信息工程系

职业院校工业机器人专业实训基地建设研究

郭永涛，唐洪涛

江苏省交通技师学院电气与信息工程系

职业院校必须建立与市场需求和实践教学需求相适应的实训基地。总结了我国工业机器人政策及市场发展现状，介绍了工业机器人的概念，针对提高工业机器人专业学生实践能力，重点阐述了以技能型人才培养为最终目标的工业机器人实训基地建设方案，包括师资队伍、实训室建设、管理制度、课程标准等，对其他院校建设同类实训基地具有借鉴意义。

职业院校；工业机器人；实训基地；建设研究

1 引言

近年来，我国不断出台新的政策支持工业机器人产业的发展。2012年1月，工信部、科技部、财政部、国资委等四部联合制定的《重大技术装备自主创新指导目录》中，工业机器人高精度高效率减速器被列入其中。2012年4月，科技部出台《智能制造科技发展“十二五”专项规划》，将工业机器人作为重点任务之一，并明确提出要攻克工业机器人本体、精密减速器、伺服驱动器和电机、控制器等核心部件的共性技术，自主研发工业机器人工程化产品，实现工业机器人及其核心部件的技术突破和产业化。2012年5月，工信部印发《高端装备制造业“十二五”发展规划》，提出了航空装备、卫星及应用、轨道交通设备、海洋工程设备、智能制造装备等五大重点发展方向，其中工业机器人被列入智能制造装备。此外，工信部还同步印发了子规划《智能制造装备产业“十二五”发展规划》，提出到2015年，工业机器人实现突破并达到国际先进水平。2013年12月，工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》，从突破核心技术、培育龙头企业、推进产业布局、推动应用示范、完善标准体系、强化公共服务、推进国际合作等方面进行了部署。

2013年，中国市场工业机器人应用数量达36560台，而同期日本为26025台，美国23000台，中国已经逐渐成为全球最大规模的工业机器人应用国家。致力于发展工业机器人产业的江苏省，经过多年培育已在研发、生产、集成、应用等方面已经具备一定基础，并形成了较为完整产业链。近3年来，江苏机器人产业销售收入年均增长速度超过20%，去年达到450亿元。为加快推进江苏工业机器人产业发展，江苏省经信委已完成《江苏省工业机器人产业发展推进方案(征求意见稿)》。为了进一步提升江苏省机器人产业研发、应用水平，满足庞大的市场需求，推动机器人产业健康有序发展，2014年9月18日，顺应经济和时代发展而生的江苏省工业机器人专业委员会在南京成立。南京市已出台三年推进方案，镇江邀请了国内科研院所专家成立了专项小组，扬州则成立了工业机器人产业联盟。

高技能人才培养是以满足生产第一线的技术人才需求为目标，主要培养既具有一定理论知识，又具有较强实践操作能力的高级技术应用型人才的一种教育形式。结合我国现阶段和今后很长一段时期企业人才需求情况来看，高技能人才具有广阔的市场需求，也是我国职业技术教育，特别是高职教育的主要任务。从我省来看，高技能人才培养的重任主要落在高职院校和高级技工学校的肩上。

工业机器人技术人才培养相关专业的建设刚刚起步，从事工业机器人现场编程、作业单元自动维护线、安装调试等岗位人员主要来自对电气自动化技术、机电一体化技术等专业毕业生的二次培训，而且短期培训难以达到岗位要求，人才短缺已经成为产业发展的瓶颈。为解决江苏省工业机器人产业发展对大量高端技能型专门人才的需求矛盾，江苏省交通技师学院率先在江苏省技工院校中开设工业机器人应用与维护专业。

2 工业机器人概述

2.1 工业机器人简介

工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发展，是最早产业化的机器人技术。它综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究非常活跃、应用日益宽广的领域。国际标准化组织（ISO）对机器人的定义为“机器是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。按照ISO定义，工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器；它接受人类的指令后，将按照设定的程序执行运动路径和作业。

目前工业机器人最广泛的应用领域就是汽车行业。工业机器人主要应用于汽车制造的领域有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等机械操作。在一般工业应用的新领域，如光伏产业、动力电池制造业，食品工业及化纤、玻璃纤维、砖瓦制造、五金打磨、冶金浇筑、医药等行业，都有工业机器人代替人工的环节和空间。

2.2 工业机器人厂商

我国工业机器人起步比较晚，技术与国外的相比还是有着一定的差距，虽然我国在某些关键技术上有所突破，但还是缺乏整体核心技术的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很少。国内机器人企业处于发展的起步阶段，其中，沈阳新松机器人、安徽埃夫特、广州数控是国内机器人生产企业的第一梯队。从目前情况来看，受制于成本高、规模小、技术含量不足等因素，中国工业机器人市场被外资企业垄断。目前国际机器人产业四大巨头瑞士ABB、日本发那科及安川电机、德国库卡都在中国设立了分公司及合资公司，四大企业已占中国市场比重高达90%左右。其中ABB抢先一步，早已把全球机器人事业总部以及两大生产基地之一放在了上海。

3 工业机器人实训基地方案

3.1 师资队伍

实训教师是组织实训教学，保证教育教学质量的关键。必须要建立一支适合职业教育特色，精干、优质、高效的实训师资队伍，要大力培养既有理论教学经验，又有实践工作经验的“双师型”教师，要定期把教师送到企业中去学习新技术、新经验、新方法，掌握新工艺、新设备、新规程，同时聘请社会企事业单位的专业技术人员担任兼职实训教师，让他们直接给学生传授实用、先进的技术、工艺，把学校和社会的距离缩至最短。根据国家高技能人才培养基地建设工业机器人项目建设要求，结合学院现有师资队伍情况，以电气自动化、机电一体化、数控、汽车检测等专业教师为主，依托ABB校企合作项目部，开展工业机器人初、中级理论及实操培训。每年度暑期选派完成阶段集训目标并通过ABB预审的教师参加由上海ABB公司提供的机器人认证培训，并通过企业认证考核。学院先后选派9名教师参加ABB工业机器人项目师资培训，并取得结业证书。

3.2 实训室建设

工业机器人专业实训基地分为3个层次进行建设。一是原有专业基础实验、实训室改造：整合传统电气专业原有的电子、电工及电力电拖、PLC、EDA等实训资源，根据机器人技能人才培养要求适当增补新的知识及技能模块。二是新增专业基础实训室建设：根据工业机器人人才培养课程体系结构增加FESTO气动控制实训室（多用途工业机器人的工具、工作台、辅助设备大多用压缩空气驱动）。三是新增专业实训室建设：根据学生对新事物接受的一般规律，针对5年制学生年龄结构的兴趣培养及宏观认识角度考虑，新增趣味机器人实训室和以调试、维护、编程、综合应用为核心的机器人专业技能实训室。

趣味机器人实训室有助于提高学生学习兴趣。趣味机器人项目由乐高机器人套装+C51编程机器人套装为核心组成。充分考虑“娱乐性、教育性、安全性、互动性”，给学生提供吴限的创意空间，让学生在游戏中不知不觉地受到熏陶和感染。这样，通过“玩”的形式，教师多方位地综合运用已有的知识培养学生的特性能力。

工业机器人技能实训室平台选型采用ABB，ABB作为世界十大机器人品牌，多用途机器人为期优势产品，尤其是在多用途平台离线编程、仿真系统设计、教学资源建设方面更是首屈一指，在全球根底有着良好的校企合作经历，对学校教学的便利性优势尤其明显，具备不可替代的优势。核心实训室架构分为3个层次：第一层是入门级实训室，解决工业机器人（开放式实训平台）操作、维护、调试基本技能演练的问题。第二层是工业机器人仿真教学实验室，解决学生工业机器人编程语言学习及模拟演练的问题，使学生掌握编程技巧，初步具备解决简单问题（程序调试）能力。第三层是工业机器人综合实训室，学生熟悉、学习典型工业机器人应用项目，使学生初步具备综合应用基础能。

3.3 管理制度

实训基地不但要具备先进的实训设备和结构合理的师资队伍，而且要有完善的管理制度。科学的管理是提高一切工作效率和质量的根本保证。职业院校实训基地管理模式各不相同，主要管理模式有：学校统一管理的公共实训基地、学校与系部共同管理的基础实训基地、各系分别管理的专业实训基地、校外实训基地。实训基地制度建设的内容应包括以下几个方面：一是实训基地管理制度建设，主要是明确实训基地的定位、功能、服务方向、管理模式、运行模式、达到整合和优化各种资源的目的；二是实训教师管理制度建设，主要是对实训教师的文化知识、教学组织能力、实际操作能力等作出相应的规定；三是实训学生管理制度建设，主要是为了保障学生正常的实训、学生的人身安全以及取得良好的实训效果而对学生作出的规定，让学生明确哪些可以做，哪些不可以做，哪些需要在实训教师的指导下才能做，等等；四是实训教学管理制度建设，包括对实训教学的计划、基本环节、成绩考核与评定、教学检查等制定相关的制度。此外，还有实训基地安全管理制度建设和实训室管理制度建设等。如《实训基地管理制度》《实训教师管理办法》《实训教学计划管理制度》《实训成绩考核、评定办法》《安全操作制度》《实训室管理制度》《实训设备、仪器维修保养制度》等。

3.4 课程标准

以就业为导向，培养符合职业岗位需求的具有综合职业能力的高技能应用型人才，是职业教育人才培养目标。工业机器人专业培养目标是培养学生掌握现代工业机器人设计、制造、维护方面的专业知识和操作技能，具备机械结构设计、电气控制、传感技术、智能控制等专业技能，能从事“工业机器人”及“服务机器人”系统的模拟、编程、调试、操作、销售及自动化生产系统维护维修与管理、工程图绘制、生产管理等工作的高技能应用型人才。公共基础课和专业基础课的设置以“理论够用”为原则；专业课程的设置以工作过程为导向、以职业岗位能力为主线来设置，积极邀请用人单位直接参与学院的课程设置，使学院的课程具备浓厚的企业背景。

4 总结

江苏省交通技师学院从工业机器人国家政策、市场现状、发展前景、工业机器人专业技术人员的市场需求等方面进行广泛调研。2008年起与ABB进行校企合作，共同探讨工业机器人专业技能人才培养模式改革、实训基地建设以及师资相关技能推广等内容。实践表明，我院实训基地建设方案切实可行，实训教师实践能力显著提高，实训设备总价低、利用率高，管理制度科学规范，课程设置合理定位准确，学生学习效果良好。

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