与1+X焊接机器人编程与维护职业技能标准相衔接的课程建设研究

2023-12-15吴叶军史维琴姜泽东赵汉宇

教育教学论坛 2023年42期

吴叶军，张鑫，史维琴，姜泽东，赵汉宇

（常州工程职业技术学院智能制造学院，江苏常州 213164）

引言

2019年国务院印发了《国家职业教育改革实施方案》（以下简称“职教20条”），在“职教20条”中指出“发挥标准在职业教育质量提升中的基础性作用。按照专业设置与产业需求对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接的要求，完善中等、高等职业学校设置标准，规范职业院校设置”。“深化复合型技术技能人才培养培训模式改革，借鉴国际职业教育培训普遍做法，制订工作方案和具体管理办法，启动1+X证书制度试点工作”［1］。国家从政策层面鼓励学校开展1+X证书试点工作，鼓励学生一方面获得学历证书，另一方面积极考取相关1+X职业技能等级证书［2］。目前教育部共发布了4个批次的1+X职业技能等级证书名单，其中，和智能焊接技术专业相关的职业技能等级证书有“特殊焊接技术”和“焊接机器人编程与维护”，结合常州工程职业技术学院智能焊接技术专业以手工焊接为基础、以机器人焊接为主导的策略，本文探索了将1+X焊接机器人编程与维护职业技能等级证书标准融入课程教学内容体系，开展1+X焊接机器人编程与维护职业技能等级证书的培训及考证。

一、焊接机器人编程与维护职业技能等级证书

焊接机器人编程与维护职业技能等级证书是教育部1+X第四批试点证书。证书职业技能等级标准由评价组织——宁波摩科机器人科技有限公司制定发布，主要分为初级、中级、高级三个级别。适用于焊接机器人编程与维护职业技能等级对应的培训、考核与评价和相关用人单位的人员聘用、培训与考核。

（一）面向岗位及技能要求

初级：主要面向制造业金属加工、装备制造、系统集成领域等相关企业，从事焊接机器人系统的安装、调试、编程、维护等相关工作。技能要求：能按任务要求完成焊接机器人系统的选型、配置；完成系统安装调试、编程操作；根据维护手册完成设备维护保养。

中级：主要面向制造业金属加工、装备制造、系统集成领域等相关企业，从事焊接机器人系统的安装、调试、编程、维护、设备管理、销售与服务等相关工作。技能要求：能按任务要求，完成焊接机器人系统的离线编程、高级编程、外部轴添加、工艺调控、焊缝检测、设备联调及根据维护手册完成设备故障预判处理和故障处理。

高级：主要面向制造业金属加工、装备制造、系统集成领域等相关企业，从事焊接机器人系统调试、编程、技术开发、运维、项目管理、销售与服务等相关工作。技能要求：能按任务要求，掌握视觉焊缝跟踪功能应用的方法与技巧；掌握焊接智能化多机联动应用的联调与编程；完成系统集成的工艺分析、方案设计、工装设计、电控设计；使用焊接数字化管控系统进行生产运营管理，根据采集数据分析、优化生产过程，溯源生产制程。

（二）适合院校和专业

焊接机器人编程与维护职业技能等级证书适合中职院校、高职院校和应用型本科院校，适合智能焊接技术、材料成型及控制技术、工业机器人技术、机电一体化技术、机电设备技术、工业过程自动化技术、智能制造装备技术、海洋工程装备技术、船舶动力工程技术、机械制造及自动化、机械设计与制造、船舶工程技术、特种加工技术、机械装备制造技术、电气自动化技术等专业。

二、焊接机器人岗位需求分析

《国家中长期教育改革和发展规划纲要》提出培养高素质技术技能人才、能工巧匠、大国工匠对传统制造业的转型升级发展至关重要。党的十九大报告指出要“弘扬劳模精神和工匠精神”［3］。我国装备制造产业逐步进入了自主创新、智能化和自动化生产，焊接作为装备制造领域的关键工序，焊接机器人、激光复合焊接技术在车辆轨道、造船等行业得到广泛应用，推动了中国高端制造技术的发展。

由中国电子协会组织编写的《中国机器人产业发展报告（2022年）》指出，我国各行业工业机器人的使用占比分别为：弧焊占16%、点焊占15%、物料搬运占13%，装配占22%、喷漆占3%、铸造占3%、冲压占3%、上料卸料占15%，码垛、检测、研磨抛光和激光加工等复杂作业占10%。由此可见，焊接机器人岗位需求较高，开展焊接机器人编程与维护职业技能等级证书试点工作非常有必要。

现有的焊接技术技能人才不能满足自动化、智能化焊接机器人新岗位需求。大多数焊接技术人员仍然凭着多年经验从事传统焊接工作，无法支撑船舶制造、新能源汽车、电力装备、交通轨道等产业实现自动化、智能化转型升级需求。

自2015年起，我校焊接专业对接“中国制造2025”，将机器人焊接技术等自动化技术细化到人才培养方案中，全面升级“能操作焊接机器人、能编写机器人焊接程序、能编制机器人焊接工艺、能检测机器人焊接质量”的焊接高端人才培养规格，抓理念、升规格、建专业、改课程、促融合，形成了“四化赋能、四劲培育、四能升级”的高职焊接高端人才培养范式。

三、与焊接机器人编程与维护衔接课程体系的构建

（一）考核站点的建设

考核站点包括理论考场和实操考场，理论考核场地不少于60平方米，考核场地能满足不少于30人进行理论考核。理论考场计算机要求可正常访问互联网，固定IP地址，需要配备监控系统，不少于2路摄像头，像素不低于500万，硬盘不小于1TB，配有录像机和交换机，带显示器。

实操考核场地不少于120平方米，至少6套焊接机器人工作站。每套工作站至少包含焊接机器人、焊枪、送丝机、焊接电源、清枪剪丝机、柔性工作台、气体装置、安全防护等，需要配备监控系统，不少于2路摄像头，像素不低于500万，硬盘不小于1TB，配有录像机和交换机，带显示器。

（二）师资队伍建设

专职考核团队不少于3人和技术服务团队不少于5人；或经过师资培训后，本单位的考核师不少于3名，且对应的企业考核师不少于5名。

（三）标准化贯通，重构课程体系

分析机器人焊接操作岗位新技术发展和激光焊接技术等高端技术应用需求，遵循“学徒—焊工—机器人弧焊工—国际焊工”的职业成长规律，融入弧焊机器人焊工标准新要求，新增机器人焊接基础技术模块和机器人激光焊接等智能焊接高端技术模块，整合手工焊接基本操作技能及焊接工艺基础技术模块，构建以智能焊接高端技术为引领，以手工焊接、焊接工艺、机器人焊接技术为基础技能技术的专业课程体系。

对接1+X焊接证书、《焊工国家职业技能标准》、ISO9606（国际焊工考核标准），设置从平焊、立焊、横焊到仰焊，技能由低到高、能力逐级提升的“焊接基本技能”课程学习模块（一基）。围绕焊接工艺、焊件产品、焊接设备等焊接工艺应用领域，贯通美国ASME、GB/T150、NB/T47014等国内外标准要求，设置从编制焊接工艺规程到产品质量检验的“焊接工艺技能”课程学习模块（二基）。对接《弧焊机器人从业资格操作规范CWA1.5》《ENISO5817》等机器人焊接标准，融入“嘉克杯”国际焊接大赛和全国机器人焊接技能大赛的比赛标准，开发“机器人焊接基础”“机器人弧焊技术”“机器人激光焊技术”“焊接自动化技术”等机器人焊接高端技术课程。

（四）焊接机器人编程与维护职业技能等级要求融入课程教学内容

虽然机器人焊接是人控制机器人进行焊接，但是学生必须以传统的手工焊接工艺知识为基础，因此我校在智能焊接技术专业的“机器人焊接”课程之前设置了“焊条电弧焊”“钨极氩弧焊”“熔化极气体保护焊”等手工焊接的课程，为学生学习“机器人焊接”课程打下坚实的基础。

焊接机器人编程与维护职业技能等级证书分为初级、中级和高级，分别将三个等级要求融入“机器人焊接基础”“机器人弧焊技术”“弧焊机器人实训及考证”三门课程中。

1.“机器人焊接基础”衔接初级考试要求。焊接机器人编程与维护职业技能初级考试所涉及的内容主要是焊接机器人工作站设备的认知、工作站的调试、简单工件的编程与焊接，这个是“机器人焊接基础”课程所要求的知识和技能。另外，初级考试还涉及焊接机器人工作站的系统维护，因此在“机器人焊接基础”中增加焊接机器人工作站系统维护的模块，以满足初级考试的要求。

2.“机器人弧焊技术”衔接中级考试要求。焊接机器人编程与维护职业技能中级考试增加了离线编程、外部轴添加、电弧跟踪、复杂工件的编程与焊接等内容。离线编程、电弧跟踪、复杂工件的编程与焊接是“机器人弧焊技术”课程所要求的知识和技能要求，因此在课程中添加外部轴相关知识与技能要求，使学生掌握外部轴的添加和调试，以应对中级考试的要求。

3.“弧焊机器人实训及考证”衔接高级考试要求。焊接机器人编程与维护职业技能高级考试主要涉及“激光跟踪”“多机联动编程”“机器人系统集成设计”“系统数字化管控”，这些内容在原有的课程体系中并没有涉及，因此专门增加了“弧焊机器人实训及考证”课程，以应对高级考试。需要指出的是，高级考试所涉及的知识和技能要求较高，对设备要求也相对较高，因此该部分内容被作为选修内容。

（五）衔接焊接机器人编程与维护，加快教材的更新与改革

由于增加了焊接机器人编程与维护职业技能等级证书的相关内容，原有的教材不再能满足新的需求。“三教”改革是深化职业教育内涵建设的必由之路，其中活页式教材是改革的一个方向，活页式教材非常适合与1+X衔接的课程，各个等级的内容和要求可以通过活页式不断增加。

（六）衔接焊接机器人编程与维护，加强教学资源建设

根据智能焊接技术专业人才培养要求，学校整合校企资源，结合焊接机器人编程与维护职业技能等级证书的要求，构建具备学习、辅教功能的优质教学资源。以专业教学内容与课程体系改革为前提系统设计，以颗粒化的资源建设为基础，以结构化的课程建设为骨架，充分发挥多媒体技术展示资源的优势，开发建设以学习者为中心的必要数字资源。

（七）多方协同，建设产教研创一体化的先进焊接技术服务基地

培养更多高素质技术技能人才、能工巧匠、大国工匠，对构建国内国际“双循环”新发展格局、推动高职教育高质量发展至关重要，也是建设智造强国的重要支撑。借鉴德国“双元制”人才培养模式，许多高职院校开展了工作过程系统化教学模式改革，提升了技术技能人才培养水平，促进了职业教育与市场需求紧密对接。但随着经济全球化趋势的深入发展，制造业朝中高端水平发展，高技能人才的能力和水平跟不上科技进步和产业升级的快速变化，重要产品焊接、焊接工艺技术和施工管理等复合岗位人才需求越来越多，焊接机器人操作技术、自动化焊接设备应用技术等人才需求越来越紧迫，校企合作仍然存在“校热、企冷”的现象，政、行、校、企多方协同培育的高技能人才体系还不健全，产教融而不深、融而不合等问题仍没能从根本上得到解决。

四、成果推广应用效果

我校焊接专业80%以上毕业生就职于中车集团中外大型企业。学生参加金砖国家技能发展与技术创新大赛国际焊接大赛，获得个人一等奖4项，团体金奖3项、银奖1项；学生参加全国机器人焊接大赛，获得一等奖4项、团体一等奖2项；学生作品“蜘蛛一号焊接机器人”获得中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛金奖、全国TRIZ杯大学生创新方法大赛特等奖2项。