智能制造环境下焊接自动化人才培养模式探索

王国安 戴建树 黄海波 刘晓辉 侯国清

(1.广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007； 2.广西机电职业技术学院，南宁 530007； 3.广西机电技师学院，广西 柳州 545005)

智能制造环境下焊接自动化人才培养模式探索

王国安1戴建树2黄海波1刘晓辉3侯国清1

(1.广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州 545007； 2.广西机电职业技术学院，南宁 530007； 3.广西机电技师学院，广西 柳州 545005)

《中国制造2025》战略规划实施后，在新形势下对焊接自动化人才培养的模式提出了新的挑战。探讨新型的培养模式是政府、行业学会(协会)、专职培训机构、企业共同首要关注的任务，提出了一种新型的焊接自动化人才的培养模式，为今后培养焊接自动化人才提供了一个新的思路。

智能制造 焊接自动化 焊接机器人 人才培养

0 序 言

《中国制造2025》加快了制造业产业升级，推动了工业机器人得到广泛应用，2015年国内市场工业机器人达68 000台，约45%应用于焊接领域。因此熟悉焊接机器人操作的人员每年至少新增1.8万人。在快速增长的同时，促使各级政府部门为企业解决急需人才，探索新的培养模式，做好服务保障[1-2]。一方面自中国实行计划生育后，到2011年中国的人口红利已经出现了负增长，导致企业人力资源成本逐年上升，制造业出现了招工难，特别是传统上公认焊接操作工种属于“苦、脏、累”的范畴。寻求其解决思路，大力推广焊接自动化制造技术，实现制造业从传统的制造模式向智能制造的模式转型，可以达到事半功倍的效果，使焊接自动化人才队伍快速成长是唯一的解决培养途径，因而采用“走出去、请进来”培养模式是政府部门正在采纳的一种方式。

各级教育培训机构的主要任务是快速培养出企业亟需的焊接自动化人才，但面临着生源少、招生难等问题。 焊接属于“苦、脏、累”的专业，只有在万不得已的情况下学生才会填报，导致学校年年招生不满，采用调剂才勉强办下去，而焊接专业办学成本高，特别是焊接自动化专业，如购买机器人的焊接教学设备，少则几十万元一台，多则上百万元一台。如果满足教学任务需求投资多台种这种类型的教学设备，至少需要几百万到千万以上的投资，所面临的困境是不投资难招生，如果投资后招不到生，导致投入设备闲置浪费，进退两难[3-4]。

对于制造型企业，焊接工序是必不可少的。同样面临着招工难问题。用机器人焊接代替传统的手工焊可解决这一问题，但采用机器人焊接时，在焊接程序的编写方面又出现企业的焊接工程师和焊接技师认为机器人焊接工艺的编程技术高不可攀的尴尬局面。

1 机遇诞生培训模式的转型

2016年广西壮族自治区外国专家局策划“2017年机器人焊接工艺人员赴德国进行短期培训”方案，为了办好这次国外培训活动，自治区外国专家局与广西焊接学会进行了深入沟通和探讨后达成共识，确定了选拔出国培训人必须具备扎实的焊接理论功底、过硬的焊接操作技能、掌握机器人焊接工艺编程基础的人员。这样选拔出来的人员才能代表广西焊接界的最高水平，才能“去有所学，学有所得，得有所用”，由此新型的焊接自动化人才的培养选拔模式应运而生。

2 培训合作模式

2.1 政府-学会(协会)-培训机构三结合培训模式

创建一种新型的焊接自动化人才的培养模式，即政府采用政策性引导，专业学会(协会)承办，专职培训机构协办：

(1)政府政策性引导。通过社会调查，了解在新形势下企业紧缺的人才类型，为企业解决符合智能制造的短缺人才，缓解劳动力紧张的局面，是“立足现代”新思路；引导专职培训机构从传统的培养模式向新的培养智能制造模式转型；引导培养智能制造方面的教师队伍，为未来培养适合企业需求的人才提前转型 。

(2)专业学会(协会)承办。专业学会(协会)同企业合作紧密，了解企业人才需求和专职培训机构的现状，能够找到培训内容与企业需求的结合点，既能够满足企业对智能制造人才需求的培养，又能兼顾专制培训机构的教师队伍人才储备。

(3)专职培训机构协办。专职培训机构具有能够满足智能制造培训设备的硬件资源，掌握焊接自动化知识的师资，只是等待政府部门的诸葛亮“来草船借箭”。

2.2 理论知识-操作技能-智能化制造三结合学习模式

要培养出满足智能制造亟需的焊接自动化人才，还需要实现从传统的知识结构向智能制造方面的知识结构转型。新型的焊接自动化人才必须备有扎实的焊接理论功底、过硬的焊接操作技能、掌握机器人焊接工艺编程基础：

(1)扎实的焊接理论功底。焊接设备、焊接材料、焊接方法及工艺、金属学、焊接结构及生产等基础知识必不可少，还需要增加人机工程学、失效分析学、焊接自动化等知识，才能满足智能制造环境下的焊接自动化人才队伍的培养的知识结构。

(2)过硬的焊接操作技能。培养智能制造的焊接人才，不但需要懂理论，更重要的是要有过硬操作技能，才能在机器人焊接工艺程序编制时，很好的把人体的姿态转换成机器人姿态，把原来手工操作的工艺参数转换成机器人焊接的工艺参数。生产实践经验和教训得出一个不可争辩的事实,仅懂的机器人焊接编程，而不懂焊接工艺和焊接操作技能的人员，编出的机器人焊接工艺程序难以保证生产出高质量的焊接结构件产品；仅具有操作技能的一线焊工，如果不懂得机器人焊接编程知识，不掌握机器人焊接工艺程序设计，只能成为机器人焊接的辅助人员，就会导致“英雄无用武之地”。

(3)机器人焊接工艺编程基础。焊接机器人仅仅是一个操作工具，如何让机器人“听话”，就需要学会它能听懂的“语言”，当具备扎实的焊接理论功底，又有过硬的焊接操作技能人员，同时掌握了与焊接机器人沟通交流的语言，才能做到“如虎添翼”，才是企业真正需求的焊接自动化高技能人才。

3 新型培养模式探索与实践

2017年3月1～12日，在广西壮族自治区外国专家局倡导下，广西焊接学会和柳州市焊接协会联合承办了“机器人焊接工艺-2017年赴德国培训”预培训班，在广西机电技师学院机械工程系开班，42名学员分别来自全区的汽车制造、工程机械等企业的一线焊接工程师、技师和来自大专院校的教师，这些学员均具有五年及以上的一线工作经验，过硬的手工焊操作技能，大多数曾经在区内、外的焊接比赛中获得过奖励。

3.1 培训课程(设计为70学时)

(1)理论培训课程涉及以下内容：机器人安全操作知识；机器人基础知识；机器人基本操作；机器人焊接工艺；机器人厚板软件应用； 焊接件结构工艺评价分析；ABB机器人焊接编程技巧；焊接结构件失效分析。

(2)实践操作课程设计:机器人焊接离线编程学习；ABB上机操作编程学习。

3.2 机器人焊接工艺编程课程

机械人焊接工艺编程是本次预培训的重点，主要培训学员的下列技能：TCP原点校正技能；直线焊缝编程技能；圆弧焊缝编程技能；直线拐点转换编程技能；工艺参数应用技能；机器人姿态调整技能；人机工程学应用技能；程序衔接协调技能。

3.3 培训结业结业选拔考试方案设计

3.3.1 理论考试(30分)

理论试题知识结构分布：焊接基本理论(60%)+机器人焊接工艺(40%)。在中国劳动社会保障出版社出版的《全国焊工技能竞赛理论试题》题库中，随机抽取60分试题，在机器人焊接安全知识、机器人基本操作知识、机器人焊接工艺知识等方面设计了40分试题。目的是让学员具有扎实的焊接基本理论功底和焊接自动化基本知识相结合，能够培养和选拔出复合型人才。

3.3.2 横焊+立焊操作技能选拔考试(20分)

横焊+立焊操作，考试试件如图1所示，主要考核学员手工焊接的基本功，考核学员的工艺难点的分析能力。CO2气体保护焊半自动焊手工操作考试样件设计特点：

(1)横焊和立焊集中在同一试件上，增加了焊接变形控制的难度。

(2)横焊与立焊焊接时，人体姿态的转换难度增加，便于启发学员理解人机工程学的应用和机器人焊接时姿态调整的重要性。

(3)横焊和立焊“T”形接头处工艺分析难度，考核学员工件组对时定位焊的位置、焊接顺序、焊接方向等工艺设计的基本功。

图1 横焊+立焊CO2半自动焊考试试件

3.3.3 机器人焊接工艺编程及焊接考试(50分)

机械人焊接工艺编程考试试件如图2所示，主要考核学员机器人焊接工艺编程技巧：①工件组对时的定位点布置，定位焊长度等对工件的焊接质量的影响；②合理的布置焊缝的起弧点、收弧点；③直线焊缝编程能力；④圆弧焊缝编程能力；⑤直线与直线拐点编程技巧；⑥直线与圆弧拐点编程技巧；⑦焊脚尺寸变化时焊接参数调整的编程巧。

图2 机器人编程考试试件

4 新型培训模式选拔、选拔模式效果验证

4.1 培训前学员水平

不论是来自企业还是来自大专院校的学员，都具备扎实的焊接基本理论的功底，但是大多数对机器人焊接自动化方面的知识需要更新；CO2气体保护半自动焊手工操作技能比较过硬，但是对机器人焊接工艺的理解和掌握不够深入。42名学员有60%的人在此之前没有接触过机器人焊接编程。

4.2 培训后学员水平

学员通过培训，对智能制造环境下焊接自动化技术在企业和培训机构应用的重要性有了深刻的理解，焊接自动化的理论水平提高了，对机器人焊接工艺编程的技能提升了；全部学员都能能够独立完成机器人焊接编程。

4.3 培训后学员在企业中发挥的作用

来自某汽车企业的学员，回到企业后马上主动担任起机器人焊接工艺编程培训任务，办起了一个培训班；来自于某工程机械企业的配套企业的学员，通过对原来的机器人焊接工艺程序进行了优化，长期存在的焊接质量问题很快就被解决。

4.4 培训选拔成果

通过预培训后，选拔出了16名备有扎实的焊接理论功底、过硬的焊接操作技能、机器人焊接工艺编程能力较好的学员，将参加今年6～7月份赴德国进行21天“机器人焊接工艺”培训，德国专职培训机构听到用这种新型的焊接自动化人才的培训与选拔模式评价非常高，同时也感觉到了责任重大。

5 结 论

广西焊接学会抓住了自治区外国专家局组织赴德国“机器人焊接工艺培训”的契机，尝试了智能制造环境性下亟需解决的焊接自动化人才培养模式的转型探索，走出一条“政府-学会(协会)-培训机构三结合培训模式，理论知识-操作技能-智能化制造三结合学习模式”新路，虽然还有许多问题需要摸索，但已经基本上达到了“政府委托放心，学员学习用心，企业对培训结果舒心”的“三满意”阶段性的成果。

[1] 魏同峰. 焊接技术及自动化专业人才培养研究与实践[J]. 船舶职业教育. 2014，2(4): 13-14.

[2] 金 莹，董亚兰. 关于高职焊接专业人才培养模式的思考[J]. 价值工程，2011(13): 245-246.

[3] 石南辉. 中职教育焊接技术专业骨干教师培训的思考[J]. 现代焊接，2014(6): 64-65.

[4] 张贵峰. 探索焊接科技培养焊接人才——西安交通大学焊接专业[J]. 现代焊接，2013(3):3-4.

2016-06-21

TG409

王国安，1957年出生，硕士。主要从事工程机械制造技术研究与应用工作，已发表论文20余篇。