論高職教育焊接專業引入焊接自動化訓練的必要性

周小琴

摘 要：隨著科技水平的進步，人們對焊接質量要求越來越高，很多企業已經根據客戶的不同需求，選擇各種類型的焊接自動化焊接設備，同時操作人員為了做好個人防護，愿意從事手工操作的人員在逐漸減少，這樣就引進了焊接自動化加工。伴隨教育方法的不斷更新，高職教育焊接專業從傳統教學模式到一體化教學形式的轉變，焊接方法的應用跟隨著由手工操作逐步過渡到半自動化焊接。我校在進行一體化教學過程中通過焊接自動化訓練的引入，使教學質量和學生就業率都有明顯提高。

關鍵詞：一體化教學；半自動焊接；焊接自動化

大多數高職學生都是因為沒能考進理想大學，退而求其次選擇高職教育，他們的學習基礎相對較弱，進入高職階段后，對新環境、新教師、新教材、新教法適應較慢。經常性的學習困難，容易使學生產生自卑等負面情緒，更是影響其學習積極性，同時，現在的高職生普遍玩手機現象嚴重，缺乏克服困難的決心和毅力，一遇到困難，就想退縮或放棄。這就要求高職教育要“因材施教”，在教育過程中注重教學方法的選擇。

一、高職教育焊接專業教學發展概況

1.傳統教學模式

在傳統教學模式中，高職教育各專業的教學計劃安排包括公共課、專業基礎課、專業課，指導思想是：公共課為專業基礎課服務，專業基礎課為專業課服務，專業課為技能訓練服務，各課程采用的是“分科教學、單科獨進”的方式（比如焊接專業的《焊接工藝學》和《焊工技能訓練》是獨立教學的），課題訓練主要以手工電弧焊為主。

這種教學模式不可避免的造成理論和實訓教學之間出現部分脫節。

2.模塊化教學形式

高職教育要想培養學生解決復雜工作情境中綜合問題的能力，必須幫助學生通過工作中的學習“建構”自身的知識體系，于是探索和引進“理論實踐一體化”課程及其開發方法成為課程改革的重要任務。

最初的一體化教學，采取的是模塊化教學形式，在教學過程中，理論教學與技能訓練是同步進行的。教學中可以先講授理論，用理論指導實踐操作；也可以從實踐操作開始，先接受感性認識，再從理論上加以分析、歸納和總結；同時還可以在實訓教學中，就遇到的實際問題從理論上進行輔導，提高學生獨立解決問題的能力。

實行模塊化教學，學生可以根據自己的實際操作水平，來靈活調整模塊學習的時間，集中時間和精力，強化弱項。同時開設的課題有幾個，學生在工位觀察學習的機會多，實訓時與其他學生比較也會產生緊迫感。操作能力強、領悟快的學生可提前選修其它實訓模塊，對于學習散漫的同學也可起到鞭策作用，逐漸形成你追我趕的學習氛圍。但由于學生學習的知識比較分散，系統性不強，為此在教學過程中需探究新的教學模式。

3.“任務驅動”形式的一體化教學

隨著國改委對一體化的深入推進，一體化教學采取“任務驅動”的形式對各課程進行了分解，理論學習的目標直接是圍繞技能訓練的需求，遵循“實用為主，夠用為度”的原則，根據培養目標的技術等級要求，以焊接技能訓練為核心，確定焊接技能所需要的知識內容。

我校在推行焊接專業一體化教學時，一體化教學設計中涵蓋：企業現場作業、生產管理常識、常見焊接、切割設備的應用、開放型箱體、槽體制作、門式鋼架制作、T型排制作、H型鋼制作、高位常壓水箱制作、低壓容器制作及鍋爐焊接工藝規程分析這些學習領域課程，把傳統教材《焊工工藝》、《焊接結構與生產》、《焊接檢驗》等課程內容和傳統單一課題訓練按照任務需求逐步分解。突破原有的以焊條電弧焊為主要訓練的形式，將氣體保護電弧焊的訓練部分加強，尤其是二氧化碳氣體保護焊的應用。

根據一體化課程教學設計，我們編寫了學生使用的學習工作頁（替代傳統教材），在每個學習任務中，對學習目標、內容結構都作以明確，通過引導問題進行知識鏈接，使學生帶著探索性問題進行學習，改變學生被動學習為主動學習，最后通過思考和小結來分析該學習任務的完成情況，對存在問題進行深入分析和討論。

與非一體化教學的班級相比，一體化教學除了基本課題訓練外，還增加了構件制作的課程項目，每一個課程項目從繪制圖樣、制定工作計劃、原材料檢驗、下料、裝配、焊接及半成品檢驗和矯正整個過程都有教師認真教學、耐心指導，使學生對一般鋼結構件的生產制作工藝流程有了較全面的了解，從而提高了學生在構件拼裝、保證裝配精度、控制焊接變形、焊接基本操作等方面的技能和專業知識。在實際施工過程中，小組成員間需要互相討論，分工合作，從而提高學生學習的自主性和團結協作的意識。此時學生訓練的焊接方法主要針對的是半自動焊接。

二、社會生產對焊接專業的需求

1.焊接生產發展過程

以前焊接生產多以手工焊接為主，隨著科技水平的進步，人們對焊接質量的要求也越來越高。而人工焊接時，由于受到技術水平、疲勞程度、責任心等客觀和主觀因素的影響，難以較長時間保持焊接工作的穩定性和一致性。且焊接過程中產生煙塵、熱輻射、弧光等現象，愿意從事手工焊接的工人逐漸在減少。

近年來，隨著行業競爭的不斷加劇、勞動力成本的不斷提升以及產品向大型化、復雜化、高質量和較短交貨期要求方向發展，行業內企業市場增長將面臨從數量型向質量型的轉變，使工程機械行業迫切需要轉變生產方式。與此同時，工程機械產品規模化、批量化、標準化的生產特點，適宜進行焊接自動化裝備的大規模應用，因此，工程機械行業繼汽車行業后已逐步開始大規模應用焊接自動化裝備。

2.焊接自動化特點

目前，很多企業已經按客戶的不同需求，設計、制造、集成各種類型的專用焊接自動化裝備，并大量采用計算機控制技術。部分焊接自動化裝備還配備了焊縫自動跟蹤系統和圖像監控系統，確保了焊接過程中的焊接質量。焊接自動化裝備制造業技術發展主要有：（1）精密、高效化；（2）模塊化；（3）智能化；（4）柔性化；（5）網絡化；（6）人性化等特點，正是因為焊接自動化具備這些優點，從而使焊接自動化得到了廣泛應用，各大院校在焊接專業教學過程中也逐步引進焊接自動化知識，但由于焊接機器人成本高（每臺在二十萬元以上），大多學校的教學主要以理論教學為主。

三、我校引進焊接自動化建設情況

高職教育培養的學生是面向社會市場就業，為了滿足市場需求，在焊接專業教學中就必須引進焊接自動化訓練。我校關于焊接自動化建設主要從以下幾方面展開：

1.企業考察

我校組織焊接專業骨干教師到陜汽集團、中聯重科、九冶鋼構等多家大型企業進行調研，探索焊接機器人在各企業中的實際應用情況，并與實踐專家進行研究討論，結合專家建議，我校決定購置發那科機器人和便攜式數控切割機。

FANUC R-0iA是一款具有智能化功能的六軸機器人，特別適用于在狹小空間內的弧焊作業。它的優勢主要體現在：（1）重量超輕，結構緊湊，適合各種弧焊應用。（2）采用最先進的伺服技術，可以提高機器人的動作速度和精確度，在最大程度上減少操作員的干預，提高了弧焊系統的工作效率。（3）R-0iA與新型弧焊電源之間實現了數字通訊，能夠進行機器人和焊接電源的高速協調控制，從而實現了高品質焊接。（4）能夠提供薄鋼板低飛濺，高品質脈沖焊接等多種焊接方法。

XY1525是一種便攜式數控火焰、等離子兩用切割機，適用于各種厚度的碳鋼，不銹鋼及有色金屬板材的精密切割下料。在CAD環境下編譯簡單高效，可實現簡單套料、自動排序、割縫補償等切割功能，省時省料，同時有效節省割嘴和耗材。

結合企業考察和市場調研發現選擇FANUC R-0iA機器人和XY1525便攜式數控切割機很適合在教學中選用。

2.教師培訓

安排焊接專業骨干教師赴北京參加焊接自動化高級工程師培訓，通過對“焊接電源新技術應用”、“逆變焊機與數字化控制技術及應用”、“焊接數字化新技術應用及發展趨勢”、“焊接機器人發展及應用”和“低溫焊接新技術及應用”等內容的學習，熟練掌握弧焊電源的選擇、焊接機器人進入生產的必然性和低溫焊接試驗的應用。并通過首鋼莫托曼機器人有限公司的參觀學習對焊接自動化操作程序有了感性認識。

3.焊接機器人購置

結合調研情況，焊接教研室提出了采購方案，由省政府組織招標工作，西安晟輝網絡科技有限公司、西安時代焊接設備有限公司、西安輝騰工貿有限公司參加了競標活動，在會議上各方代表都對自己產品的功能及優勢作了簡單介紹，通過對產品進行三次報價，由陜西省兩名焊接專家（西安交通大學肖蒲教授和西安電子科技大學李俊鵬教授）進行現場分析指導，根據各公司的實際情況進行綜合評定，最終選定西安輝騰工貿有限公司為中標單位。

4.焊接自動化應用

焊接機器人的配置使焊接專業的培養方向提升了一級，學生通過焊接機器人的編程操作，焊接夾具定位這些知識的掌握，進一步拓寬專業知識的應用，掌握了板狀對接平焊的自動化焊接、板狀對接立焊的自動化焊接、板狀對接橫焊的自動化焊接、板狀對接仰焊的自動化焊接、水平固定管對接的自動化焊接、垂直固定管對接的自動化焊接、

小型結構件旋轉的自動化焊接等知識。這些新知識的應用使學生的動手操作能力有了全新改善，編程過程中使用的專業英語提升了學生學習的主觀能動性。

四、引進焊接自動化訓練的成效

我校在引進焊接自動化以后，學生的訓練方式由半自動化焊接過渡到自動化焊接加工。

1.在操作過程中有以下優點：

（1）穩定和提高焊接質量，保證其均一性。焊接參數如焊接電流、電壓、焊接速度等對焊接結果起決定作用。采用機器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數都是恒定的，焊縫質量受人的因素影響較小，降低了對操作人員操作技術的要求，因此焊接質量是穩定的。而人工焊接時，焊接速度等都是變化的，很難做到質量的均一性。

（2）改善了勞動條件。采用機器人焊接操作人員只是用來裝卸工件，遠離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對于點焊來說操作人員不再搬運笨重的手工焊鉗，使操作人員從大強度的體力勞動中解脫出來。

（3）提高勞動生產率。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續生產，另外隨著高速高效焊接技術的應用，使用機器人焊接，效率提高的更加明顯。

（4）產品周期明確，容易控制產品產量。機器人的生產節拍是固定的，因此安排生產計劃非常明確。

（5）可縮短產品改型換代的周期，減小相應的設備投資。可實現小批量產品的焊接自動化。機器人與專機的最大區別就是它可以通過修改程序以適應不同工件的生產。

2.教師的綜合能力提高

在調整教學內容的過程中，我們還注重對焊接專業教師的培養。組織教師深入到企業生產第一線學習，對生產過程、經營管理認真研究，熟悉具體工作崗位對于知識的要求和技能水平的要求；邀請企業專家、技術管理人員共同商討理論課程、實訓教學模塊設置，將實訓模塊同企業的需求結合起來，將企業理念、企業文化融入到實訓教學過程中。專家指導教學時，要求學生和專業老師全員參與，這些有效措施的實施不但提升了學生的學習興趣，確保了教學質量的提高，而且教師的綜合能力也有同步提高。

五、學生就業分配情況

就業是學校的頭等大事。要解決好學生的就業，就必須真正培養學生的實踐動手能力，培養學生具備能滿足企業生產需求的實踐動手能力，這是所有高職學校密切關注的問題。

在焊接專業教學以手工操作為主的時期，由于社會市場焊接技術人員緊缺，焊工就業率很高，學生下廠動手也是以手工操作為主，學生普遍反映工資待遇較好，就業情況穩定。隨著時間增長，學生逐步意識到二保焊的操作比焊條電弧焊生產率高，而且操作過程中不用來回更換焊條；埋弧自動焊對大厚度的板可以直接熔透；這些都使學生的就業方向傾向于半自動化生產、自動化生產，在手工操作崗位上生產的學生逐步在流失，就業情況不穩定。

在我們改進教學方法以后，學生學習知識的系統性強，而且全自動化的生產對操作人員而言，工作環境明顯改善，勞動強度降低，學生就業穩定性良好。為了更好的實現招生與就業的良性循環，我們還加強了“訂單式培養”，在新生入學初，請企業派有經驗的人事管理人員參與“訂單式”新生的面試與考核（因自動化生產要求學生應有一定的基礎），與符合要求的學生簽訂訂單，組建焊接專業訂單班。學生整體就業率高，就業穩定性好。

綜上，結合焊接自動化訓練實施前后情況對比，無論是從教學質量上，還是從就業率情況分析，整體水平都明顯有所提高。因此，為保證高職教育焊接專業發展密切跟隨社會市場需求，在教學中我們必須引入焊接自動化訓練。

參考文獻

[1]胡繩蓀.焊接自動化技術及其應用[M].北京：機械工業出版社，2016.

[2]蔣力培.焊接自動化實用技術[M].北京：機械工業出版社，2016.

、

（作者單位：陜西工商職業學院）