淺談產教融合背景下工業機器人實訓中心建設
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[摘 要] 結合真實的學校建設方案，提煉出一套符合職業院校特點的機器人實訓中心建設方案，方案根據學生能力培養過程，設置實訓環節，由基礎到復雜，實現循序漸進式的培養。通過深度融合工業場景的再現式教育模式，一方面可充分訓練學生的上機動手能力，熟悉真實工業環境，另一方面也可作為青年教師教研、教改課題的支撐。
[關 鍵 詞] 產教融合;工業機器人;實訓中心
[中圖分類號] G717 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2019）11-0242-02
一、引言
2015年5月8日，國務院正式發布了《中國制造2025》，對我國制造業轉型升級和跨越發展作出了整體部署，《中國制造2025》所提出的十大重點領域就包括機器人。2016年3月，工信部、財政部、發改委三部委聯合發布的《機器人產業發展規劃（2016—2020年）》中明確指出要組織實施機器人產業人才培養計劃，加強大專院校機器人相關專業學科建設，加大機器人職業培訓教育力度，加快培養機器人行業急需的高層次技術研發、管理、操作、維修等各類人才。
工業機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備，也是國家重點支持的高新技術領域。據不完全統計，全國目前開設機器人相關專業的中、高職院校達300所，重點培養機器人操作、維修等應用型人才。實訓環節作為職業教育的重要一環，機器人實訓中心的建設是職業教育培養高技能人才的重要保障，是教學、科研、培訓、生產等多功能的實訓場所，如何建設一個符合職業教育規律、適應學生學習過程、全方位提升技術技能水平的一流專業實訓中心將是一個值得探討的問題。
二、建設原則與規劃思路
（一）堅持實習實訓與技能鑒定相結合
按照我國職業教育學歷證書與職業資格證書并重的制度，在安排學生進行實習實訓時，對照相應的職業技能標準或任職資格條件，對接受職業教育的學生開展職業技能鑒定，使學生畢業獲得畢業證書時，同時取得相應的職業資格證書，所以實訓基地的建設必須考慮此原則。
（二）堅持基于工作過程的理、虛、實一體化架構
建成“理、虛、實”一體化系統，“理”是指按教學大綱要求進行相應的理論教學，以教學資源和實驗指導資料為核心的課程資源包?！疤摗笔侵覆捎檬澜珙I先的虛擬現實技術開發的工業機器人虛擬仿真實訓軟件?！皩崱笔侵腹I機器人及其典型應用案例的實物實訓裝備。采用虛擬仿真軟件，在理論教學和實物實訓之間搭建一個過渡的“橋梁”，從而有效解決理論教學與實物實訓難以有效融合的問題，使“理實一體化”教學與實訓理念得以有效貫徹。
（三）堅持以學生認識規律和能力形成過程開設實訓科目
依據學生學習認知規律和能力形成過程，以技能操作作為實訓手段，培養工業機器人應用操作、維修、保養、市場推廣等方面的應用型人才;以科目為單元組織教學內容，構造基礎實習實訓平臺;構造功能可方便重組、內容可調整、可擴充的機器人典型應用工作站;構建具有可靈活轉換工業生產線特征的實訓實景環境，增強訓練針對性和趣味性。
三、人才培養課程體系構思
圍繞培養目標，經調研，了解到工業機器人應用崗位主要有機器人操作與維修、機器人售后、機器人作業現場管理、工業機器人裝配調試、本體系統開發、銷售服務、工業機器人集成項目經理等崗位。對這些崗位信息進行工作任務分析，從機械識圖、儀器儀表使用、電路識圖等基礎能力，到現場編程、PLC編程、人機界面開發、上位機開發、系統調試運行等專項能力，再到故障診斷、單工作站及產線維護等綜合能力，構建“任務驅動，能力遞進”專業課程體系，除了一些專業基礎課程之外，還開設了與本專業直接關聯的課程，如工業機器人應用技術、工業機器人離線編程及仿真、工業機器人操作及編程、工業機器人裝調、工業機器人工作站系統集成等。而這些課程無一例外都需要相應的實訓設備來支持，所以職業院校所建立的實訓中心首先要能為這些課程服務。
四、機器人實訓中心建設方案
工業機器人實訓中心是根據蕪湖安普機器人產業技術研究院依據企業實際工作任務，結合學校教學需求進行設計、歸納總結得出的，機器人實訓中心在建設過程中需秉持“做結合，邊學邊做，以練為主;仿真與實操結合，以應用為主”的教學理念。總體分為機器人基礎編程實訓室、機器人裝調與維修實訓室、機器人典型應用實訓室、機器人綜合應用實訓室及交流討論區等。
（一）機器人基礎編程實訓區
配置一定數量的機器人半實物仿真平臺、相應匹配的實物綜合實訓平臺，充分實現“理—實—虛”一體化教學，半實物仿真平臺可以配備公司自主研發仿真軟件，可以對國際品牌ABB機器人、國內自主品牌埃夫特機器人進行仿真編程，由于是半實物虛擬設備且性價比較高，采用半實物仿真平臺不僅降低了學生操作機器人安全性問題，同時兼顧機器人品牌多樣性問題，更有效地解決了設備臺套數不足的問題。配置若干套工業機器人綜合實訓平臺，分別選用ABB機器人、埃夫特機器人，學生可以通過半實物平臺仿真的程序導出可以直接用于真實機器人運行，同時配套相應教材，可有效訓練學生對機器人編程的掌握，實現機器人“虛—實”雙向編程應用，增加學生的編程實戰經驗。 （二）機器人裝調與維修實訓區
配置一定數量的機器人裝調與維修設備，讓學生實際動手拆裝機器人，熟練掌握機器人結構，針對本拆裝的零部件要求學生進行手工測繪，逆向畫出三維修圖、畫裝配圖，配合機器人拆裝3D軟件及拆裝教程，讓學生快速掌握機器人機械結構。針對控制系統的拆裝，要求學生在給出原理圖、接線圖的情況下可以熟練完成機器人控制系統的裝配，使學生可以快速查找、定位機器人控制系統的故障。
（三）機器人典型應用實訓區
工業機器人一般應用于可重復性且勞動強度大、作業環境惡劣的環境，為此在規劃工業機器人實訓中心時有必要根據不同應用場景設置貼近真實工業場景教學環境，主要通過工業機器人多種典型的工作任務，如分揀、碼垛、上下料、焊接、裝配和噴涂等的基礎應用單元的學習，配套相應周邊外圍設備，包含機器人本體以外的外設機電系統的應用與維護。
在工作站中，要求學生掌握工業機器人本體與控制器的安裝接線、工業機器人初始化與參數恢復、工業機器人與PLC的IO通訊、工業機器人的IO接線、工業機器人常見應用程序的編寫與調試及工業機器人控制末端的選擇等操作與基本應用技術，讓學生快速具備機器人單工作站系統集成能力。
（四）機器人綜合應用實訓區
該實訓區中，模擬真實工業場景的智能制造生產線中的各個機器人，可聯動操作，也可單獨控制。在單獨控制中可以解決工業機器人基礎教學過程中涉及的教學點和技能點，可同時容納更多的學生同步操作，配合上述單工作站的應用，進一步提升設備利用率;而聯動控制，則可以將學生前面所學的各種基礎知識，如機械、電氣控制、PLC、傳感、氣動等與工業機器人結合綜合應用，有助于學生系統地學習工業機器人的集成應用，完善技術操作技能，滿足多層次個性化教學需求，同時也可以作為青年教師教研、教改的支撐基地。
五、管理制度建設
實訓中心的建設不僅要加強專業實訓設備的配置和結構合理的師資隊伍建設，還要具有完善的管理制度。通過科學的管理，能夠有效提升工作效率和質量。目前，我國高職院校的實訓中心有學校統一管理的公共實訓中心、校外實訓基地、各個系分別管理的實訓基地等模式。
職業院校實訓中心制度建設主要包括以下幾個方面的內容：（1）管理制度建設，明確實訓基地的功能、定位、服務方向、運行模式，使各種資源得以整合與優化利用;（2）實訓教師管理制度建設，包括教師理論知識、教學組織能力、實踐操作能力等方面;（3）實訓學生管理制度建設，包括在保障學生正常的實訓、人身安全、取得良好的實訓效果的前提下明確學生應該做哪些工作和不能夠做哪些工作;（4）實訓室教學管理制度，包括實訓教學的計劃、基本環節、成績的考核等。
六、結論
工業機器人是未來制造業的發展趨勢，作為制造業大國，我們應抓住《中國制造2025》機遇與挑戰，期望本文有助于機器人實訓中心建設的想法能夠得到更多職業院校的廣泛認同并得到切實應用，為我國職業院校的機器人領域人才培養工作起到添磚加瓦的作用，為國家和地方培養更優秀的高素質、高技能型人才。
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編輯 馮永霞
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