校企合作背景下工业机器人专业实训体系的构建——以郑州市科技工业学校为例

罗素保

(郑州市科技工业学校 机械电子部，河南 郑州 450000)

0 引言

工业机器人指的是应用于工业领域的多关节机械手、多自由度机器人，该机器可依靠自身动力及控制能力自动执行任务.作为智能制造业的重要领域，工业机器人受到了各大院校的重视，成为一门备受青睐的新兴专业.在IEEE对未来科技重点发展方向的预测中，工业机器人技术赫然在列.为了适应以智能制造为主导的“工业4.0”时代，我国各大职业院校纷纷顺应形势，增设了工业机器人这一新兴专业，但由于政策条令颁布的滞后性，各院校还未正式将该专业划归到现行中职招生专业目录中，也未构建起完善的实训体系，这无益于工业机器人技术专业的长远发展.

郑州市科技工业学校于2016年设立工业机器人专业，2020年设立工业机器人技术应用专业和郑州市工业机器人工作室，与北京华航唯实机器人科技股份有限公司、上海ABB工程有限公司、亚龙智能装备集团股份有限公司开展深度校企合作，共同构建工业机器人实训体系.本文以郑州市科技工业学校为例，立足校企合作背景探讨中职工业机器人技术专业实训体系的构建策略，以适应时代发展要求.

1 工业机器人应用领域的人才培养定位

从国内上下游产业链来看，工业机器人领域主要涉及如下几类企业：一是工业机器人制造类企业，此类企业负责工业机器人本体、零部件等的组装、制造、开发等；二是工业机器人应用类企业，此类企业覆盖领域广，在全球范围内主要集中在汽车、电气电子行业，金属机械、橡胶、餐饮、制药等行业工业机器人的装机量也持续增加；三是工业机器人集成类企业，此类企业负责解决应用类企业需求，为其提供相应的集成本体及配套设施，部分企业具备工业机器人二次开发能力.

为了了解行业需求，明确工业机器人技术专业的人才培养定位，教育部联合多家院校、行业龙头企业等共建课题小组，针对84家企业、82所职业院校及相关部门、行业协会展开调研得出结论：本体制造类企业中，专职人才与工业机器人产量比例约1∶47，本体制造业人才需求预测，2020年约0.17万人，2025年则增长为0.41万人；工业机器人集成类企业中，专职人才与集成工业机器人比例约1∶4，2020年所需专职人才2.04万人，2025年预计需4.79万人；对于工业机器人应用类企业而言，行业间的人才需求差距较大，如汽车行业人机比约1∶9，3C领域人机比则为1∶6，其他行业为1∶3.5，由预测结果可知，2020～2025年企业对专职人才的需求量迅速增长，2020年所需专职人才9.57万人，2025年预计所需人才26.18万人.可见，职业院校工业机器人技术专业主要面向的领域是应用类及集成类企业，主要就业岗位包括工业机器人的编程、操作、维护保养、系统集成、售后服务等.

2 工业机器人实训体系构建策略

中职学校要围绕“认知、仿真、基础技能、综合项目、系统集成、顶岗实习”，全面规划构建工业机器人技术专业实训体系，完善专业课程体系，全面推进实训师资队伍、实训环境配置建设[1].为实现学生“零距离”就业目的，郑州市科技工业学校采取现代学徒制，通过工学交替的模式帮助学生在三年时间中，完成从学生到学徒，再到学生，最终到员工的身份转变.具体操作中，校方和合作企业共同投资一条生产线，相关技术问题由企业负责，管理、学生实训及教师挂职等均由学校负责.这种训练体系能够帮助基础相对较差的中职学生循序渐进，通过先进入工厂参观，继而在实验室进行模拟训练，最后走向真正的企业生产线进行实训，使学生从理论知识、模拟性质，逐步亲身感受真实企业的生产流程、管理制度和工业机器人专业的行业发展.实训体系架构如图1所示.

2.1 实训课程体系的构建

随着校企合作的深入，郑州市科技工业学校联合企业共同探索工业机器人实训课程体系构建.首先，为了转变过去在教学中由于能力本位观导致的技能相互独立、课程内容与实际工作岗位任务脱节的问题，以企业岗位调研为基础，结合中等职业教育人才培养目标，设定了工作岗位——典型工作任务——课程体系构建的整体思路，继而采用学习领域课程开发思想，借鉴姜大源教授为代表的工作过程系统化课程开发步骤，构建出郑州市科技工业学校的工业机器人实训课程体系流程，即工作岗位调研——典型工作任务分析——行动领域归纳——学习领域转化——实训课程体系结构优化——实训课程内容与教学设计.

在确立了工业机器人实训课程体系构建流程后，首先，确立中职工业机器人专业的人才培养目标是以具有相关电气识图、机械转动、液压、传感器应用等基本知识，具备工业机器人安装调试、操作维护等技能，同时具备较高职业素养的一线加工制造技能型人才.之后，通过对企业岗位调研，得出郑州市主要需要的中职工业机器人专业岗位分别为机器人操作编程员、机器人维修保养员以及维修电工，其对应的典型工作任务则分别包括机器人开关机、轨迹调整，程序的导入，联机调试；机器人机械部件检修、电器柜检修、故障处理；电气线路安装调试、设备安装调试、机床操控等.最后，细化行动领域并进行分类，分别对应电气控制技术、C语言程序设计、工业机器人编程与操作、机械基础、机械识图、制图、电气CAD、传感器原理与检测、机电一体化设备安装与维修等学习领域.

郑州市科技工业学校从课程设置等方面进行体系结构的优化：一方面在现有基础课基础上，进一步凸显工业机器人操作编程、维修保养，工作站安装调试等内容模块，整合原有的电工基础、电子技术为电工电子技术；另一方面相较大专生，中职学生文化基础较弱，但对实训课程有较高期望，因此在结合企业岗位需求和典型任务基础上，先为学生开展《工业机器人技术基础》等基本课程，帮助学生打下良好的理论基础，继而优化课程理论和实践占比，如以理实3∶7的比例开展《工业机器人操作》《工业机器人维修保养》等，开展校企共同授课，强化实践引领，保证人才培养质量[2]，详见表1.

表1 中职工业机器人专业课程体系

2.2 实训师资队伍的建设

对于中职工业机器人这一新兴专业，建立一支专业技能过硬、教学素质完备的“双师型”师资队伍是构建实训体系的重要组成部分.焊工实训、电工综合实训、PLC综合实训等课程对于教师操作技能要求较高，而现有的教师队伍多是由电子自动化、机械制造等专业教师转岗而来，理论和实践操作能力都有所欠缺.因此，在校企合作中，应组织教师定期深入企业进行参观和实际生产的实训实习，并定期开展校企合作形式的教师培训和专业讲座，对于“双师型”教师，学校和企业给予职称晋升政策和其他福利待遇的倾斜.同时，也应引进企业中的高级专业人才进校，开展专业实践教学，从而提高学生的工业机器人本体设计、通讯设计、编程设计及机械加工方面的实践能力[3].

2.3 实训环境的配置建设

校企合作背景下，中职学校要与企业合作共建集实践教学、社会实训、企业生产于一体的实训基地，实训环境配置要参照生产车间布局，最大程度地还原真实生产环境.

(1)机器人认知实训基地.引进模块化机器人设备、机器人本体及控制系统等，使学生对工业机器人技术有一个全面的认知，深化学生对原理等相关知识的理解.

(2)机器人虚拟仿真实训基地.该基地要与实训内容相匹配，全面配置工业机器人本体及传送带、自动装置、变位机等外围设备，对于缺乏操作基础的学生而言，可在该环境中深化对基础知识的掌握，熟悉基本操作过程，认识并掌握示教器，为后续现场编程夯实基础.

(3)机器人基础操作实训基地.为使学生掌握工业机器人基本操作技能，实训任务对应的是工业机器人现场编程、系统集成与应用等课程，逐步深入安排实训项目，以提高实训效果.

(4)机器人工作站工艺应用实训基地.该基地涉及焊接、雕刻、打磨、喷涂、分拣等5类应用，实现工业机器人技术与工艺的有机结合，促进学生机器人应用能力的提升.

(5)机器人创客空间.中职学校要响应国家“双创”号召，构建工业机器人创客空间，以连杆套件、传动套件等套件为主，通过项目化教学引导学生组建机器人，提升创新意识与创造力，熟悉编程技术，掌握先进传感器技术.

(6)智能制造综合实训基地.该基地提供的是比赛设备，主要涵盖数控加工、PLC编程等设备，通过以赛促学，以具体项目引领成员备赛，有目的、有重点地开展实训操作[4].

3 结语

随着我国智能制造发展战略的逐步推进，各大院校纷纷开设了工业机器人技术等相关专业.应注意的是，当前中职学校工业机器人技术专业仍处于起步阶段，实训体系建设未突出以职业能力发展为基础、以工作过程知识为核心的理念，专业课程体系与职业标准相脱节，无法适应校企合作的要求.因此，中职学校要加快建立健全工业机器人技术专业实训体系，通过课程体系、师资队伍、实训环境等建设，推动工业机器人技术专业人才培养与岗位需求的精准衔接.