校企共建背景下工業機器人專業課程建設研究

林 文

（長沙航空職業技術學院，湖南 長沙 410124）

隨著《中國制造2025》計劃的實施，自動控制與生產技術受到了極大的重視，工業機器人在企業自動化生產中得到了廣泛的應用，相應地企業對工業機器人技術人才的需求也日益增大。如何培養應用型、技能型、專業型的技術人才，也成為高校工業機器人專業面臨的重要課題。由于工業機器人專業發展時間比較短，存在對專業發展現狀認識不足、培養目標把握不準、課程體系設計不夠科學等問題，不僅影響了工業機器人專業人才質量的培養，也不利于校企合作人才的開發與利用。因此，通過對企業的需求進行調查分析，從企業的角度出發，制定工業機器人專業的人才培養目標，實施校企合作、共同開發工業機器人專業的課程體系，以提高工業機器人專業人才培養的目標。

一、工業機器人專業人才在企業生產中的崗位分析

設計工業機器人專業的課程體系，要綜合對企業的需求進行分析，認真調查工業機器人產業鏈中的各個崗位的需求，然后與學校的人才培養方案結合在一起，實施校企合作人才培養機制，通過校企共建工業機器人的專業課程，對提高高校工業機器人專業人才的培養十分有效。因此，結合企業對工業機器人專業的人才需求進行分析，企業對工業機器人專業崗位需求主要有以下幾種：第一，本體制造企業與關鍵零部件制造的企業崗位，主要是對工業機器人本體關鍵零部件的研發、制造與生產所需要的專業性、技能型人才。第二，主要是工業機器人應用類企業的工作人員，能夠對工業機器人進行運用、編程、操作與維護，熟練控制與操作工業機器人。一般情況下，對學生進行短期的加強訓練就能夠適應企業工作崗位的需求。第三，由于工業機器人的應用比較廣泛，工業機器人的系統集成應用在不同的場景具有不同的應用方式，每一種應用方式都要按照具體的場景進行定制開發，只有技術能力強的工業機器人系統集成人員，能對工業機器人的外圍系統集成進行總體性的設計與在線離線編程，并能單獨進行工業機器人的安裝與調試的人員，才能勝任企業的工作崗位。該崗位對工作人員的綜合能力、應用能力提出了新的挑戰，這就需要對學生進行專業化、綜合性的培養才能滿足企業未來發展的需求。具體工業機器人工作崗位能力如附表1所示。

工業機器人專業人才的培養主要以應用型人才培養為主。為了提高工業機器人專業學生的專業技能，學校要結合企業的需求，聯合建立校企合作基地，共建工業機器人專業課程教學體系，并結合企業對不同層次、崗位人員能力的要求，制定不同的人才培養方案。將工業機器人專業人才培養的目標定位與工業機器人的系統集成、編程、實踐操作結合在一起，校企共建開發工業機器人專業的課程體系。

二、工業機器人課程體系的構建

（一）工業機器人課程應用技術分析

工業機器人專業的人才培養目標定位于機器人的系統崗位集成、編制、實踐控制操作等“應用技術”上，唯有對工業機器人的專業崗位構成以及崗位工作的主要流程進行分析，才能更好地制定工業機器人專業人才培養的目標與課程開發體系。工業機器人應用企業根據自身產品加工的需求，向工業機器人集成企業提出機器人系統的集成要求，集成企業應根據應用企業的要求，設計出相應的仿真方案，在得到應用企業的認可之后，開始設計相應的、具體的設計方案，并結合應用企業的生產加工要求完成相應的控制設計。

1.整體方案設計。根據工業機器人應用企業的要求，設計工業機器人的集成方案，并提出主要單元的自動生成控制體系與解決措施。根據相應的整體解決方案、原理圖、接線圖以及相關元器件的選擇，為生產企業制定相應的生產線控制與加工方案或者工藝。

2.編程能力。利用工業機器人的編程器對需要加工、操作的內容，結合具體零部件尺寸、形狀的要求，進行現場編程和離線編程設計，并對程序進行調試。

圖1 工業機器人專業課程體系的構建

3.安裝調試能力。根據設計的原理圖和接線圖對工業機器人的控制體系進行安裝與調整，并能對整個工業機器人系統進行聯合的調試。

4.系統維修維護的能力。及時跟蹤工業機器人的整體運行情況，對整個工業機器人系統進行現場維護與外部控制系統進行維護。

（二）工業機器人課程體系的構建

結合對工業機器人專業人才培養能力的分析與當前企業對工作崗位的需求，將工業機器人的“應用技術”與專業課程之間的關系結合在一起，實施校企合作共建，才能高效地構建高校工業機器人的專業課程體系。在企業的實際應用中，工業機器人的工作崗位包括：工業機器人的本體及控制器設計以及工業機器人的自動生產線管理、數控機床的管理與控制、外圍控制系統等崗位。根據高校課程教學要求以及企業對專業人才的需求，校企合作共建工業機器人課程體系需要能滿足實際教學的要求，以滿足不同層次能力的人才培養的需求，構建如圖1所示的工業機器人專業課程體系。

1.工業機器人專業核心課程體系的構建

在課程體系設計中，為了培養學生對工業機器人的認識，學習《工業機器人技術基礎》課程是基本要求，以幫助學生理解工業機器人的基本知識與應用能力。在客戶對工業機器人企業提供產品的結構與加工要求后，企業就需要立即做出響應，利用虛擬仿真系統構建工業機器人模型，給客戶以完整、直觀的影像模型，這就需要高校開設《工業機器人應用系統三維建模》《AUTO CAD》《機械設計》《自動控制技術》《機械制圖》《電氣控制與驅動》等課程，要求學生能夠掌握工業機器人本體以及各個零部件的構建，完成整個工業機器人模型的構建。企業在完成整個工業機器人本體零部件的加工之后，根據企業的要求完成整個工業機器人的安裝與調試，這要求工作人員具備系統的集成能力、工業機器人的外部通訊與控制能力、編程能力、調試能力等等。只有開設《工業機器人系統集成技術》《C/C++編程技術》《單片機原理》《可編程控制技術》《工業機器人典型工作站應用技術》《現場總線與組態控制技術》《電工電子》等課程，學生才能具備相應的能力，以滿足未來發展與企業的需求。根據工業機器人專業開設的要求，在學習《可編程控制技術》的同時，還需要學習工業機器人在線編程技術以及離線編程的相關技術。根據工業機器人的教學與企業現場操作中對工業機器人維護的要求，學生只有學習與《工業機器人系統維護技術》相關的課程內容，才具備對工業機器人維護的能力。因此，高校應與企業結合在一起，充分調查與研究企業對工業機器人專業人才基本能力的要求，才能形成工業機器人技術專業能力完整的職業技能培養課程體系，進而達到校企共建工業機器人專業課程體系的目標。

2.工業機器人專業平臺課程的設置

依據校企合作共建的基本要求，在企業內為學生提供實踐實訓的場地，由企業的專家對學生的專業實踐能力進行培養，加強學生對工業機器人的本體設計、通訊設計、編程設計、機械加工等方面的實踐能力。專業實踐能力的培養是提升工業機器人專業學生能力的重要途徑，通過校企合作共建來建設工業機器人的專業實踐課程體系設計，對提升學生的實踐能力具有十分重要的作用。工業機器人技術作為一種自動化控制技術，是一種典型的機電一體化產品。在實際操作的過程中，需要有完善的實踐課程體系。根據工業機器人專業課程的基本要求，將《工業機器人系統維護技術》作為實踐課程的基本技術，在校內或者企業的實踐基地對學生的能力進行培養；工業機器人主要應用于自動化生產中，培養學生對工業機器人的自動控制與操作能力，以提升學生在不同環境中的操作能力；而在實際生產的過程中，需要學生具備基本的編程控制能力與零部件進行加工的能力，只有對學生的專業編程能力進行培訓，才能提高學生的實踐能力。而且工業機器人的本體與零部件的設計課程中，只有通過高校與企業共同建立實踐基地，對學生能力進行針對性的培養，學生才能熟練地掌握工業機器人的電氣驅動訓練、實踐技能培訓、在線離線編程控制。工業機器人作為典型的機電一體化產品，與其他控制類專業的實踐要求一樣，需要多種專業課程的實驗室，對學生專業課程實踐操作能力進行培養。

（三）工業機器人專業拓展課程的設置

工業機器人專業作為機電一體化、自動化控制、機械設計類等典型的應用技術，培養學生的跨行業操作的職業能力十分必要，工業機器人專業拓展課程的設置需要高校與企業合作，協同開發《液壓氣動》《工裝夾具》《物聯網應用》等相關的課程，不過這種課程的設置、定位要能夠與機械類專業課程的定位要求有所不同，主要注重“應用”層面的能力培養，也就注重學生的專業實踐能力的培養，而不是專業的“設計”層面。

工業機器人產業鏈是一個完整的新興產業鏈，在不同的工作崗位上，需要不同的專業型、應用型人才。高校在工業機器人專業人才培養上，要能夠與企業的需求結合在一起，通過校企合作共建專業課程體系，根據不同的目標要求與不同層次人才的需求，設計不同專業課程的實踐培養目標，將工業機器人的崗位集成特點與“應用技術”等結合在一起，培養學生的綜合能力。

附表1 工業機器人企業崗位層次的需求分析