區(qū)域需求導(dǎo)向“菜單式”工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成特色職業(yè)培訓(xùn)包開(kāi)發(fā)路徑研究

李 江，仇清海

（煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264000）

1.引言

隨著工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)中的應(yīng)用，許多職業(yè)培訓(xùn)院校都開(kāi)設(shè)了機(jī)器人培訓(xùn)專業(yè)，但由于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)是一個(gè)新專業(yè)，因此專業(yè)課程體系并不完善，專業(yè)課程內(nèi)容的建設(shè)也不系統(tǒng)和規(guī)范，特別是例如“工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成”這樣融多學(xué)科的核心課程，更是沒(méi)有豐富的課程資源庫(kù)和統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)工業(yè)機(jī)器人培訓(xùn)機(jī)構(gòu)專業(yè)課實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)條件各有差異，工業(yè)機(jī)器人工作站實(shí)訓(xùn)設(shè)備與企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)，培訓(xùn)機(jī)構(gòu)能選取一種符合企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)往往約束于“資金”“條件”等方面，而機(jī)器人從業(yè)人員的需求大幅增長(zhǎng)。在這一背景下，對(duì)勞動(dòng)者的職業(yè)素質(zhì)和能力水平提出新的要求。因此，借助職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)機(jī)器人操作調(diào)整工》《工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修工》的發(fā)布，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)可供靈活選擇的“分級(jí)、分模塊、分套餐”的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成“菜單式”特色職業(yè)培訓(xùn)包具有十分迫切的現(xiàn)實(shí)意義。

2.研究的目標(biāo)

在進(jìn)行區(qū)域工業(yè)機(jī)器人培訓(xùn)需求調(diào)研的基礎(chǔ)上，利用工業(yè)機(jī)器人教育領(lǐng)域的相關(guān)平臺(tái)，由院校名師、企業(yè)專家及行業(yè)帶頭人共同研究制定培訓(xùn)包方案，在學(xué)習(xí)培訓(xùn)與實(shí)操訓(xùn)練中結(jié)合崗位特點(diǎn)實(shí)施“分級(jí)、分模塊、分套餐”菜單式職業(yè)培訓(xùn)包，采用“線上線下”相結(jié)合的培訓(xùn)模式，強(qiáng)化培訓(xùn)人員的職業(yè)素質(zhì)和操作能力，提升企業(yè)員工或?qū)I(yè)人才培訓(xùn)效果和考核鑒定效果，使之更好地服務(wù)于企業(yè)發(fā)展，如下圖所示。

3.研究的方法

3.1 區(qū)域工業(yè)機(jī)器人培訓(xùn)需求調(diào)研

調(diào)查法：我們分組對(duì)周邊地區(qū)進(jìn)行調(diào)查。利用問(wèn)卷、走訪等方式，了解社會(huì)和學(xué)生對(duì)工業(yè)機(jī)器人培訓(xùn)的需求情況。

平臺(tái)法：搭建“菜單”供給平臺(tái)，完善網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、微信平臺(tái)、手機(jī)客戶端服務(wù)等多種“網(wǎng)上”服務(wù)平臺(tái)，利用培訓(xùn)學(xué)院牽頭的工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的“線下”平臺(tái)如“成人教育服務(wù)處”“企業(yè)制造聯(lián)盟”等平臺(tái)。建立平臺(tái)的供給者與應(yīng)用者良好的交互機(jī)制，有效滿足更多培訓(xùn)者的需求。

3.2“分級(jí)、分模塊、分套餐”培訓(xùn)包方案建設(shè)

分級(jí)：按照“教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化、教學(xué)方式工作化、教學(xué)環(huán)境職場(chǎng)化、組織管理企業(yè)化”的培訓(xùn)要求，將本職業(yè)分為四個(gè)等級(jí)，分別是中級(jí)、高級(jí)、技師和高級(jí)技師。

分模塊：分為三大模塊，即職業(yè)素質(zhì)、理論知識(shí)、操作技能。培訓(xùn)人員或可以根據(jù)不同模塊自由選擇所學(xué)內(nèi)容，由該模塊的指導(dǎo)老師提供及時(shí)的培訓(xùn)包服務(wù)，首先是從工程制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)到工業(yè)機(jī)器人三維建模，完成工業(yè)機(jī)器人工作站的機(jī)械模型設(shè)計(jì)；其次是從電工電子技術(shù)、運(yùn)動(dòng)（電氣）控制技術(shù)到PLC系統(tǒng)編程與維護(hù)，完成工業(yè)機(jī)器人工作站的系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)；再次是從工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)到工業(yè)機(jī)器人離線（現(xiàn)場(chǎng)）編程，完成工業(yè)機(jī)器人工作站的功能軟件設(shè)計(jì)；最后以工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)應(yīng)用作為專業(yè)綜合實(shí)踐，選擇典型工藝（搬運(yùn)、碼垛、焊接、噴涂、機(jī)床上下料等），培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成能力，具體如下圖所示。

分套餐：可以選擇兩種套餐，即《工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修工》、《工業(yè)機(jī)器人操作調(diào)整工》職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組成，按照不同級(jí)別、不同模塊的比重設(shè)置安排培訓(xùn)。

《工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修工》職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置了機(jī)械裝置裝配、電氣裝置裝配、整機(jī)裝配、整機(jī)調(diào)試、校準(zhǔn)、標(biāo)定、維護(hù)與保養(yǎng)、維修、培訓(xùn)與管理等9個(gè)職業(yè)功能。

《工業(yè)機(jī)器人操作調(diào)整工》職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置了編程與調(diào)試、關(guān)節(jié)機(jī)器人操作與調(diào)整、AGV操作與調(diào)整、直角坐標(biāo)機(jī)器人操作與調(diào)整、機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用方案制定與集成、機(jī)器人系統(tǒng)調(diào)整、機(jī)器人智能系統(tǒng)操作與調(diào)整、維護(hù)與保養(yǎng)、培訓(xùn)指導(dǎo)、管理等10個(gè)職業(yè)功能。

4.實(shí)施方案

本課題通過(guò)對(duì)培訓(xùn)學(xué)院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)、電氣自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)器人專業(yè)的《工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成》課程建設(shè)的情況和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的深入研究與實(shí)踐，調(diào)研本地區(qū)、省內(nèi)及全國(guó)智能制造業(yè)對(duì)學(xué)生在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成方面的能力需求，考察相關(guān)院校“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成課程”學(xué)習(xí)環(huán)境。對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行分析，力求準(zhǔn)確地構(gòu)建適合專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)發(fā)展的、可執(zhí)行、可操作的課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程教學(xué)要求（教師、實(shí)訓(xùn)條件）、課程考核與評(píng)價(jià)等一系列標(biāo)準(zhǔn)，力求受益于每一個(gè)本專業(yè)的培訓(xùn)學(xué)員，體現(xiàn)由“面”到“點(diǎn)”的教學(xué)模式。

以校企合作為切入點(diǎn)，通過(guò)地區(qū)、省內(nèi)以及全省不同區(qū)域行業(yè)、企業(yè)調(diào)研，明確《工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成實(shí)踐》課程的課程目標(biāo)和課程內(nèi)容模塊；以企業(yè)典型生產(chǎn)設(shè)備為案例來(lái)設(shè)計(jì)課程能力訓(xùn)練項(xiàng)目；根據(jù)前續(xù)課程體系的要求設(shè)計(jì)課程進(jìn)程安排；以項(xiàng)目導(dǎo)向開(kāi)發(fā)相關(guān)教學(xué)資源與內(nèi)容；設(shè)定本課程對(duì)任課教師的能力要求以及教學(xué)條件要求。具體如下：

第一，課程目標(biāo)設(shè)計(jì)。主要包括核心課程的總體目標(biāo)、能力目標(biāo)、知識(shí)目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)等，是對(duì)知識(shí)、技能、素質(zhì)等方面的具體要求。

第二，課程內(nèi)容設(shè)計(jì)。按照“實(shí)用、夠用、適當(dāng)拓展”的原則，對(duì)課程內(nèi)容實(shí)施構(gòu)建和重組。

對(duì)企業(yè)典型生產(chǎn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室工業(yè)機(jī)器人工作站實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行分析，運(yùn)用SolidWorks軟件，配合機(jī)器人仿真軟件RobotStudio，RobotArt等軟件設(shè)計(jì)與企業(yè)典型生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)的仿真動(dòng)畫(huà)內(nèi)容，改造現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人工作站實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使之具有適合模擬多種企業(yè)典型生產(chǎn)設(shè)備的模塊化功能，運(yùn)用現(xiàn)在教學(xué)手段制作VR項(xiàng)目，制作該課程的教學(xué)資源庫(kù)，編寫教材，制作PPT等方式制作教學(xué)內(nèi)容。

第三，能力訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì)。結(jié)合崗位特點(diǎn)實(shí)施“分級(jí)、分模塊、分套餐”菜單式職業(yè)培訓(xùn)包，遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由單一到綜合的原則，設(shè)計(jì)幾個(gè)典型工作項(xiàng)目和子項(xiàng)目，涵蓋本課程所有的知識(shí)點(diǎn)。列出每個(gè)子項(xiàng)目的必備知識(shí)和能力目標(biāo)，設(shè)計(jì)具體實(shí)施過(guò)程、實(shí)施方式和實(shí)施步驟及最終的成果展示。

第四，課程進(jìn)程設(shè)計(jì)。包含時(shí)間、學(xué)時(shí)安排，師生活動(dòng)設(shè)計(jì)、考核內(nèi)容等。

第五，開(kāi)發(fā)教學(xué)內(nèi)容。采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”“項(xiàng)目導(dǎo)向”教學(xué)方式，結(jié)合企業(yè)典型生產(chǎn)設(shè)備與企業(yè)合作，改造現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人工作站實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使之具有適合模擬多種企業(yè)典型生產(chǎn)設(shè)備的模塊化功能，運(yùn)用3D技術(shù)開(kāi)發(fā)教學(xué)資源，運(yùn)用VR技術(shù)制作項(xiàng)目，制作教學(xué)資源微課，編寫教材，制作PPT等方式開(kāi)發(fā)教學(xué)內(nèi)容，依靠“網(wǎng)絡(luò)資源”如“藍(lán)墨云班課”等形式學(xué)生具有課上，課下自主學(xué)習(xí)的能力。

第六，改造實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。制作與機(jī)器人相關(guān)智能制造設(shè)備離線虛擬仿真場(chǎng)景，為學(xué)生創(chuàng)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。

第七，借助“藍(lán)墨云班課、智慧職教云課堂”等網(wǎng)絡(luò)“云平臺(tái)”開(kāi)展即時(shí)反饋互動(dòng)教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“虛擬仿真”教學(xué)資源。

第八，編制考核方案。以過(guò)程考核和終結(jié)考核相結(jié)合，加大過(guò)程考核的比例，對(duì)每個(gè)子項(xiàng)目設(shè)計(jì)具體的考核方案。避免形而上學(xué)考核方式。

第九，組織教師教學(xué)團(tuán)隊(duì)。組織《工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成》課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，制定本課程教學(xué)的教師教學(xué)能力要求，定期探討《工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成》課程教學(xué)方法與思路并開(kāi)發(fā)教學(xué)內(nèi)容。

第十，借助“云平臺(tái)+虛擬仿真”信息技術(shù)手段，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)手段模擬了多種企業(yè)典型生產(chǎn)設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備功能，制作仿真資源，通過(guò)虛擬仿真信息技術(shù)手段將傳統(tǒng)的項(xiàng)目化教學(xué)中實(shí)踐操作通過(guò)仿真軟件可以進(jìn)行驗(yàn)證和反復(fù)訓(xùn)練，解決教師教學(xué)依賴于實(shí)訓(xùn)設(shè)備，學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)訓(xùn)依賴于實(shí)訓(xùn)設(shè)備，受限于實(shí)訓(xùn)條件，圍繞實(shí)訓(xùn)設(shè)備帶來(lái)知識(shí)點(diǎn)和每個(gè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作無(wú)法同步等問(wèn)題。最大限度解決教學(xué)資源不均衡化，只要學(xué)生擁有包括個(gè)人計(jì)算機(jī)，手機(jī)等教學(xué)終端設(shè)備，那么他就擁有一個(gè)“自我為中心”小型工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成虛擬實(shí)驗(yàn)室。

5.本項(xiàng)目研究的意義

隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化與智能制造是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，工業(yè)機(jī)器人作為智能工廠的關(guān)鍵一環(huán)將迎來(lái)新一輪的發(fā)展機(jī)遇，以工業(yè)機(jī)器人組成的智能工作站，代替人完成繁重、復(fù)雜、危險(xiǎn)、有毒的工作環(huán)境，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，在科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)中占據(jù)了越來(lái)越重要的地位，也對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員提出了更高的要求，機(jī)器人技術(shù)技能的培訓(xùn)尤為重要，區(qū)域需求導(dǎo)向“菜單式”工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成特色職業(yè)培訓(xùn)包開(kāi)發(fā)路徑研究的意義在于培訓(xùn)教師對(duì)每個(gè)學(xué)員的培訓(xùn)環(huán)節(jié)都面面俱到，使得培訓(xùn)效果不光體現(xiàn)在“面”上，更重要的是到每一個(gè)“點(diǎn)”上。