校企共建專業(yè)實訓基地創(chuàng)新實踐教學的探索
——以五年制工業(yè)機器人技術專業(yè)為例＊

史玉立，余 萍，張 俊

（常州劉國鈞高等職業(yè)技術學校，江蘇 常州 213025）

根據(jù)全國機械行指委2017年制定的《工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)人才需求與專業(yè)設置指導報告》測算，到2025年國內制造業(yè)市場大概需要工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)約26.18萬的高職人才。高職院校工業(yè)機器人實訓基地的建設在工業(yè)機器人技術專業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮極其重要的作用[1]。本文以常州劉國鈞高等職業(yè)技術學校建設高職工業(yè)機器人技術專業(yè)實訓基地的方法為例，探索校企共建工業(yè)機器人技術專業(yè)實訓基地的有效方法，為提高職業(yè)教育人才培養(yǎng)水平提供借鑒。

1 實訓室建設理念

為了更好地提高工業(yè)機器人技術專業(yè)人才培養(yǎng)素質，學校在建設工業(yè)機器人實訓基地初期深入相關企業(yè)調研，洽談合作事宜，最終實現(xiàn)與以北京華航唯實機器人有限公司常州分公司為主，常州銘賽機器人科技股份有限公司、未來伙伴機器人（常州）有限公司等為輔的企業(yè)搭建校企合作平臺，以工業(yè)機器人技術專業(yè)課教師與企業(yè)技術骨干組成實訓基地建設小組，實現(xiàn)學校和多家相關企業(yè)的雙向溝通合作，共建工業(yè)機器人技術專業(yè)課程與實訓基地。

經(jīng)課題組論證，實訓基地的建設需遵守如下要求。

實訓基地在建設時引進設備應同步于企業(yè)、操作標準應接軌于企業(yè)、技能學習應適用于企業(yè)，以確保人才培養(yǎng)與企業(yè)無縫對接，提高人才就業(yè)競爭力，服務于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展[2]。

實訓基地設計規(guī)劃主要考慮實訓室的實用性。例如，高職院校的實訓室首先要滿足教學功能，同時要能完成技能鑒定以及技能競賽培訓的功能。同時設計要有一定的超前性，為今后的升級做好準備。

在實訓基地的建設上還需要考慮經(jīng)濟性和可長期運行性，在滿足人才培養(yǎng)的目標下提高實訓基地的使用率，采用規(guī)范化的管理條例確保實訓基地的長期運行[3]。

好的實訓基地應用需要配合相適應的優(yōu)秀教學案例。專業(yè)教師和企業(yè)技術人員通過嚴密的崗位職業(yè)能力分析，以綜合性的企業(yè)真實項目為載體，合理整合教學內容、開發(fā)教學資源，配合實訓基地完成教學實施，幫助學生實現(xiàn)全面發(fā)展[4-5]。

2 校內實訓基地建設

常州劉國鈞高等職業(yè)技術學校實訓基地建設共包括校內、校外2部分，在校內實訓基地學習以學校雙師型教師為主，集團顧問、企業(yè)技術骨干為輔；校外實訓基地的培訓以企業(yè)帶教師傅和培訓師為主，學校教師為輔，采用現(xiàn)代學徒培養(yǎng)模式[6]。

本專業(yè)位于校內的實訓場所共分為3部分，分別為工業(yè)機器人基礎技能實訓中心、專業(yè)技能實訓中心及特色技能實訓中心，對應本專業(yè)不同層次的技能培養(yǎng)。

2.1 工業(yè)機器人基礎技能實訓中心

該實訓中心主要面向的是本專業(yè)主干課程中的專業(yè)基礎課程，包括機器人技術基礎實訓室、工業(yè)機器人控制認知實訓室及工業(yè)機器人虛擬仿真實訓室3個實訓室。

機器人技術基礎實訓室。該實訓室主要應用在初期接觸工業(yè)機器人技術的教學過程中，作為學生對工業(yè)機器人核心部件和機械結構的認知平臺，實訓設備如圖1所示。該實訓室采用真實六軸機器人結構，使學生在學習過程中深入了解工業(yè)機器人這種對于尺寸要求嚴格、自由度高的機械結構設計方法，親自動手進行機器人拆裝組合，并通過信息化技術的配套的拆卸圖紙和三維動畫等，來認識這種復雜精密的機電設備的裝配過程和工藝細節(jié)要求，掌握工業(yè)機器人本體的基本維護方法。該實訓室主要面向工業(yè)機器人技術專業(yè)核心課程如“工業(yè)機器人技術基礎”等。

工業(yè)機器人控制認知實訓室。該實訓室由真實的控制系統(tǒng)、示教器、伺服系統(tǒng)、信號板等構成，與真實工業(yè)機器人構成相同，利用RobotArtSim虛擬仿真軟件同步采集控制器輸出的各軸運動參數(shù)，通過虛擬顯示終端在三維環(huán)境中實時顯示將工業(yè)機器人的真實運行情況，如圖2所示。學生可以采用操作示教器控制伺服驅動電機運動的同時，了解到工業(yè)機器人的姿態(tài)變化，掌握工業(yè)機器人的運行過程，深入學習空間解算方式等理論知識。該實訓室主要面向“工業(yè)機器人技術基礎”“工業(yè)機器人示教與編程”等課程。

工業(yè)機器人虛擬仿真實訓室。該實訓室配備了高性能計算機，并安裝了多款工業(yè)機器人離線編程軟件，例如ABB機器人的RobotStudio軟件，KUKA機器人KUKA仿真軟件Sim Pro3.0軟件，F(xiàn)ANUC機器人Roboguide軟件等，可搭建典型機器人工作站和生產(chǎn)線等，實現(xiàn)模擬仿真作業(yè)。還可通過實際機器人工作站來驗證效果，降低教學和實訓成本，提高操作安全性。該實訓室主要面向專業(yè)核心課程“高級語言程序設計”“工業(yè)機器人虛擬仿真技術”等。

2.2 專業(yè)技能實訓中心

該實訓中心主要面向工業(yè)機器人技術專業(yè)技術課程，是工業(yè)機器人基礎知識學習完畢后的進階課程。配置各種典型的工業(yè)機器人工作站，主要學習工業(yè)機器人的系統(tǒng)成站技術，各種典型的作業(yè)工藝、典型的外設和通信接口技術等，該部分主要包括2類不同的智能制造集成應用平臺，幫助學生學習工業(yè)機器人不同的應用方式。

智能制造集成平臺實訓室如圖3所示，采用高度模塊化單元自由組合理念設計，主要包括執(zhí)行單元、倉儲單元、視覺檢測單元、打磨單元、工具單元、分揀單元、壓裝單元、數(shù)控加工單元、RFID模塊、總控單元等硬件單元，可快速更換組合不同單元模塊。以智能制造技術應用為核心，以未來智能制造工廠的定位需求為參考，學生可以自由參與系統(tǒng)功能分析、系統(tǒng)集成設計、成本控制、布局規(guī)劃到安裝部署、編程調試、優(yōu)化改進等完整的項目周期，提升能力。

圖3 CHL-KH11-G2的單元組成

智能制造單元實訓室如圖4所示，以智能制造技術應用為核心，以汽車零部件加工打磨檢測工序為背景，采用PLC實現(xiàn)靈活的現(xiàn)場控制結構和總控設計邏輯，利用MES系統(tǒng)采集所有設備的運行信息和工作狀態(tài)，借助云網(wǎng)絡體現(xiàn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控。該設備可實現(xiàn)了機械手取料、制造加工、檢測識別、分揀入位等生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的技術應用、技術創(chuàng)新和協(xié)調配合能力。

圖4 智能制造單元系統(tǒng)集成平臺

2.3 特色技能實訓中心

該實訓中心主要面向工業(yè)機器人技術專業(yè)高年級課程，包含多臺工業(yè)機器人的聯(lián)動控制、能模擬多種智能生產(chǎn)線的仿真系統(tǒng)及合作的相關企業(yè)建立的該企業(yè)自用的特殊定制工業(yè)機器人生產(chǎn)線等。

智能流水線系統(tǒng)實訓室由12臺ABB多功能工業(yè)機器人實訓裝置組成的智能流水線系統(tǒng)，設備采用模塊化設計，學生可以完成立體倉儲實訓、模擬焊接實訓、機械裝配實訓、軌跡繪圖實訓、拋光打磨實訓、碼垛實訓、電器PLC編程、接線實訓、觸摸屏界面設計實訓、工業(yè)機器人編程及維護等。該實訓室主要面向“工業(yè)機器人工作站系統(tǒng)集成”“工業(yè)自動生產(chǎn)線”等課程。智能制造單元系統(tǒng)集成平臺如圖5所示。

圖5 智能流水線系統(tǒng)實驗室

智能控制數(shù)字應用實訓室包括12套智能控制數(shù)字雙胞應用平臺。其中“數(shù)字化雙胞胎”包括“產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎”“生產(chǎn)工藝流程數(shù)字化雙胞胎”和“設備數(shù)字化雙胞胎”等。基于此平臺，學校可以構建智能工廠虛擬調試實訓室，可保證學生均可參與智能工廠的仿真調試，很好地解決學校生產(chǎn)線“只看不教”，學生不敢動手操作的問題。其虛擬完成的VR產(chǎn)線規(guī)劃與漫游體驗中心采用HTCVIVEPro專業(yè)版VR套裝設備，結合Tecnomatix軟件仿真平臺輸出的輸出VR格式文件，教師和學生可直接進行整個制造車間產(chǎn)線運行情況的漫游閱覽，以完全第一視角的感受了解整個工廠的運作情況。該實訓室可用于“工業(yè)機器人集成應用技術”“工業(yè)自動生產(chǎn)線”等課程。

特色定制工業(yè)機器人系統(tǒng)實訓室中的機器人設備由校企合作單位提供，包括非通用工業(yè)用機器人但在相關企業(yè)中常用的，也包括各個企業(yè)為了實現(xiàn)自身流水線相關特色功能定制的工業(yè)機器人系統(tǒng)，用于高年級學生學習不同工業(yè)機器人的相關應用，也可為五年級即將進入相關企業(yè)的學生進行培訓使用。

3 專業(yè)群校外實訓基地建設

校外實訓基地由校企合作單位常州市創(chuàng)勝特爾職教集團安排與專業(yè)群技術領域密切相關企業(yè)參與，由校內教師與企業(yè)導師共同商定培訓項目。在低年級主要安排企業(yè)認知課程，由企業(yè)帶教師傅和培訓師帶領學生完成相關企業(yè)的參觀，并參與到簡單的工作過程中來，對應的實訓內容如表1所示。高年級的校外實訓內容由隨崗、輪崗和頂崗實習為主，在企業(yè)帶教師傅的指引下完成相關企業(yè)實習內容，項目安排突出綜合性應用效果，部分實訓內容如表2所示。

表1 校外實訓基地企業(yè)認知部分實訓項目

表2 校外實訓基地企業(yè)實習部分實訓項目

4 結語

課題組在注重實際應用效果、提高人才培養(yǎng)質量的基礎上，與多家企業(yè)深度合作進行了實訓基地的建設理念、建設方法和具體的校內、校外實訓基地建設的探討，希望能夠有助于更好地培養(yǎng)工業(yè)機器人技術專業(yè)人才，并有利于人才與崗位需求之間的貫穿培養(yǎng)，為高職校實訓基地的建設提供一些思路和借鑒。