论高职教育焊接专业引入焊接自动化训练的必要性

周小琴

摘 要：随着科技水平的进步，人们对焊接质量要求越来越高，很多企业已经根据客户的不同需求，选择各种类型的焊接自动化焊接设备，同时操作人员为了做好个人防护，愿意从事手工操作的人员在逐渐减少，这样就引进了焊接自动化加工。伴随教育方法的不断更新，高职教育焊接专业从传统教学模式到一体化教学形式的转变，焊接方法的应用跟随着由手工操作逐步过渡到半自动化焊接。我校在进行一体化教学过程中通过焊接自动化训练的引入，使教学质量和学生就业率都有明显提高。

关键词：一体化教学；半自动焊接；焊接自动化

大多数高职学生都是因为没能考进理想大学，退而求其次选择高职教育，他们的学习基础相对较弱，进入高职阶段后，对新环境、新教师、新教材、新教法适应较慢。经常性的学习困难，容易使学生产生自卑等负面情绪，更是影响其学习积极性，同时，现在的高职生普遍玩手机现象严重，缺乏克服困难的决心和毅力，一遇到困难，就想退缩或放弃。这就要求高职教育要“因材施教”，在教育过程中注重教学方法的选择。

一、高职教育焊接专业教学发展概况

1.传统教学模式

在传统教学模式中，高职教育各专业的教学计划安排包括公共课、专业基础课、专业课，指导思想是：公共课为专业基础课服务，专业基础课为专业课服务，专业课为技能训练服务，各课程采用的是“分科教学、单科独进”的方式（比如焊接专业的《焊接工艺学》和《焊工技能训练》是独立教学的），课题训练主要以手工电弧焊为主。

这种教学模式不可避免的造成理论和实训教学之间出现部分脱节。

2.模块化教学形式

高职教育要想培养学生解决复杂工作情境中综合问题的能力，必须帮助学生通过工作中的学习“建构”自身的知识体系，于是探索和引进“理论实践一体化”课程及其开发方法成为课程改革的重要任务。

最初的一体化教学，采取的是模块化教学形式，在教学过程中，理论教学与技能训练是同步进行的。教学中可以先讲授理论，用理论指导实践操作；也可以从实践操作开始，先接受感性认识，再从理论上加以分析、归纳和总结；同时还可以在实训教学中，就遇到的实际问题从理论上进行辅导，提高學生独立解决问题的能力。

实行模块化教学，学生可以根据自己的实际操作水平，来灵活调整模块学习的时间，集中时间和精力，强化弱项。同时开设的课题有几个，学生在工位观察学习的机会多，实训时与其他学生比较也会产生紧迫感。操作能力强、领悟快的学生可提前选修其它实训模块，对于学习散漫的同学也可起到鞭策作用，逐渐形成你追我赶的学习氛围。但由于学生学习的知识比较分散，系统性不强，为此在教学过程中需探究新的教学模式。

3.“任务驱动”形式的一体化教学

随着国改委对一体化的深入推进，一体化教学采取“任务驱动”的形式对各课程进行了分解，理论学习的目标直接是围绕技能训练的需求，遵循“实用为主，够用为度”的原则，根据培养目标的技术等级要求，以焊接技能训练为核心，确定焊接技能所需要的知识内容。

我校在推行焊接专业一体化教学时，一体化教学设计中涵盖：企业现场作业、生产管理常识、常见焊接、切割设备的应用、开放型箱体、槽体制作、门式钢架制作、T型排制作、H型钢制作、高位常压水箱制作、低压容器制作及锅炉焊接工艺规程分析这些学习领域课程，把传统教材《焊工工艺》、《焊接结构与生产》、《焊接检验》等课程内容和传统单一课题训练按照任务需求逐步分解。突破原有的以焊条电弧焊为主要训练的形式，将气体保护电弧焊的训练部分加强，尤其是二氧化碳气体保护焊的应用。

根据一体化课程教学设计，我们编写了学生使用的学习工作页（替代传统教材），在每个学习任务中，对学习目标、内容结构都作以明确，通过引导问题进行知识链接，使学生带着探索性问题进行学习，改变学生被动学习为主动学习，最后通过思考和小结来分析该学习任务的完成情况，对存在问题进行深入分析和讨论。

与非一体化教学的班级相比，一体化教学除了基本课题训练外，还增加了构件制作的课程项目，每一个课程项目从绘制图样、制定工作计划、原材料检验、下料、装配、焊接及半成品检验和矫正整个过程都有教师认真教学、耐心指导，使学生对一般钢结构件的生产制作工艺流程有了较全面的了解，从而提高了学生在构件拼装、保证装配精度、控制焊接变形、焊接基本操作等方面的技能和专业知识。在实际施工过程中，小组成员间需要互相讨论，分工合作，从而提高学生学习的自主性和团结协作的意识。此时学生训练的焊接方法主要针对的是半自动焊接。

二、社会生产对焊接专业的需求

1.焊接生产发展过程

以前焊接生产多以手工焊接为主，随着科技水平的进步，人们对焊接质量的要求也越来越高。而人工焊接时，由于受到技术水平、疲劳程度、责任心等客观和主观因素的影响，难以较长时间保持焊接工作的稳定性和一致性。且焊接过程中产生烟尘、热辐射、弧光等现象，愿意从事手工焊接的工人逐渐在减少。

近年来，随着行业竞争的不断加剧、劳动力成本的不断提升以及产品向大型化、复杂化、高质量和较短交货期要求方向发展，行业内企业市场增长将面临从数量型向质量型的转变，使工程机械行业迫切需要转变生产方式。与此同时，工程机械产品规模化、批量化、标准化的生产特点，适宜进行焊接自动化装备的大规模应用，因此，工程机械行业继汽车行业后已逐步开始大规模应用焊接自动化装备。

2.焊接自动化特点

目前，很多企业已经按客户的不同需求，设计、制造、集成各种类型的专用焊接自动化装备，并大量采用计算机控制技术。部分焊接自动化装备还配备了焊缝自动跟踪系统和图像监控系统，确保了焊接过程中的焊接质量。焊接自动化装备制造业技术发展主要有：（1）精密、高效化；（2）模块化；（3）智能化；（4）柔性化；（5）网络化；（6）人性化等特点，正是因为焊接自动化具备这些优点，从而使焊接自动化得到了广泛应用，各大院校在焊接专业教学过程中也逐步引进焊接自动化知识，但由于焊接机器人成本高（每台在二十万元以上），大多学校的教学主要以理论教学为主。

三、我校引进焊接自动化建设情况

高职教育培养的学生是面向社会市场就业，为了满足市场需求，在焊接专业教学中就必须引进焊接自动化训练。我校关于焊接自动化建设主要从以下几方面展开：

1.企业考察

我校组织焊接专业骨干教师到陕汽集团、中联重科、九冶钢构等多家大型企业进行调研，探索焊接机器人在各企业中的实际应用情况，并与实践专家进行研究讨论，结合专家建议，我校决定购置发那科机器人和便携式数控切割机。

FANUC R-0iA是一款具有智能化功能的六轴机器人，特别适用于在狭小空间内的弧焊作业。它的优势主要体现在：（1）重量超轻，结构紧凑，适合各种弧焊应用。（2）采用最先进的伺服技术，可以提高机器人的动作速度和精确度，在最大程度上减少操作员的干预，提高了弧焊系统的工作效率。（3）R-0iA与新型弧焊电源之间实现了数字通讯，能够进行机器人和焊接电源的高速协调控制，从而实现了高品质焊接。（4）能够提供薄钢板低飞溅，高品质脉冲焊接等多种焊接方法。

XY1525是一种便携式数控火焰、等离子两用切割机，适用于各种厚度的碳钢，不锈钢及有色金属板材的精密切割下料。在CAD环境下编译简单高效，可实现简单套料、自动排序、割缝补偿等切割功能，省时省料，同时有效节省割嘴和耗材。

结合企业考察和市场调研发现选择FANUC R-0iA机器人和XY1525便携式数控切割机很适合在教学中选用。

2.教师培训

安排焊接专业骨干教师赴北京参加焊接自动化高级工程师培训，通过对“焊接电源新技术应用”、“逆变焊机与数字化控制技术及应用”、“焊接数字化新技术应用及发展趋势”、“焊接机器人发展及应用”和“低温焊接新技术及应用”等内容的学习，熟练掌握弧焊电源的选择、焊接机器人进入生产的必然性和低温焊接试验的应用。并通过首钢莫托曼机器人有限公司的参观学习对焊接自动化操作程序有了感性认识。

3.焊接机器人购置

结合调研情况，焊接教研室提出了采购方案，由省政府组织招标工作，西安晟辉网络科技有限公司、西安时代焊接设备有限公司、西安辉腾工贸有限公司参加了竞标活动，在会议上各方代表都对自己产品的功能及优势作了简单介绍，通过对产品进行三次报价，由陕西省两名焊接专家（西安交通大学肖蒲教授和西安电子科技大学李俊鹏教授）进行现场分析指导，根据各公司的实际情况进行综合评定，最终选定西安辉腾工贸有限公司为中标单位。

4.焊接自动化应用

焊接机器人的配置使焊接专业的培养方向提升了一级，学生通过焊接机器人的编程操作，焊接夹具定位这些知识的掌握，进一步拓宽专业知识的应用，掌握了板状对接平焊的自动化焊接、板状对接立焊的自动化焊接、板状对接横焊的自动化焊接、板状对接仰焊的自动化焊接、水平固定管对接的自动化焊接、垂直固定管对接的自动化焊接、

小型结构件旋转的自动化焊接等知识。这些新知识的应用使学生的动手操作能力有了全新改善，编程过程中使用的专业英语提升了学生学习的主观能动性。

四、引进焊接自动化训练的成效

我校在引进焊接自动化以后，学生的训练方式由半自动化焊接过渡到自动化焊接加工。

1.在操作过程中有以下优点：

（1）稳定和提高焊接质量，保证其均一性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度等对焊接结果起决定作用。采用机器人焊接时对于每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人的因素影响较小，降低了对操作人员操作技术的要求，因此焊接质量是稳定的。而人工焊接时，焊接速度等都是变化的，很难做到质量的均一性。

（2）改善了劳动条件。采用机器人焊接操作人员只是用来装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等，对于点焊来说操作人员不再搬运笨重的手工焊钳，使操作人员从大强度的体力劳动中解脱出来。

（3）提高劳动生产率。机器人没有疲劳，一天可24小时连续生产，另外随着高速高效焊接技术的应用，使用机器人焊接，效率提高的更加明显。

（4）产品周期明确，容易控制产品产量。机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确。

（5）可缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资。可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是它可以通過修改程序以适应不同工件的生产。

2.教师的综合能力提高

在调整教学内容的过程中，我们还注重对焊接专业教师的培养。组织教师深入到企业生产第一线学习，对生产过程、经营管理认真研究，熟悉具体工作岗位对于知识的要求和技能水平的要求；邀请企业专家、技术管理人员共同商讨理论课程、实训教学模块设置，将实训模块同企业的需求结合起来，将企业理念、企业文化融入到实训教学过程中。专家指导教学时，要求学生和专业老师全员参与，这些有效措施的实施不但提升了学生的学习兴趣，确保了教学质量的提高，而且教师的综合能力也有同步提高。

五、学生就业分配情况

就业是学校的头等大事。要解决好学生的就业，就必须真正培养学生的实践动手能力，培养学生具备能满足企业生产需求的实践动手能力，这是所有高职学校密切关注的问题。

在焊接专业教学以手工操作为主的时期，由于社会市场焊接技术人员紧缺，焊工就业率很高，学生下厂动手也是以手工操作为主，学生普遍反映工资待遇较好，就业情况稳定。随着时间增长，学生逐步意识到二保焊的操作比焊条电弧焊生产率高，而且操作过程中不用来回更换焊条；埋弧自动焊对大厚度的板可以直接熔透；这些都使学生的就业方向倾向于半自动化生产、自动化生产，在手工操作岗位上生产的学生逐步在流失，就业情况不稳定。

在我们改进教学方法以后，学生学习知识的系统性强，而且全自动化的生产对操作人员而言，工作环境明显改善，劳动强度降低，学生就业稳定性良好。为了更好的实现招生与就业的良性循环，我们还加强了“订单式培养”，在新生入学初，请企业派有经验的人事管理人员参与“订单式”新生的面试与考核（因自动化生产要求学生应有一定的基础），与符合要求的学生签订订单，组建焊接专业订单班。学生整体就业率高，就业稳定性好。

综上，结合焊接自动化训练实施前后情况对比，无论是从教学质量上，还是从就业率情况分析，整体水平都明显有所提高。因此，为保证高职教育焊接专业发展密切跟随社会市场需求，在教学中我们必须引入焊接自动化训练。

参考文献

[1]胡绳荪.焊接自动化技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2016.

[2]蒋力培.焊接自动化实用技术[M].北京：机械工业出版社，2016.

、

（作者单位：陕西工商职业学院）