校企共建背景下工业机器人专业课程建设研究

林 文

（长沙航空职业技术学院，湖南 长沙 410124）

随着《中国制造2025》计划的实施，自动控制与生产技术受到了极大的重视，工业机器人在企业自动化生产中得到了广泛的应用，相应地企业对工业机器人技术人才的需求也日益增大。如何培养应用型、技能型、专业型的技术人才，也成为高校工业机器人专业面临的重要课题。由于工业机器人专业发展时间比较短，存在对专业发展现状认识不足、培养目标把握不准、课程体系设计不够科学等问题，不仅影响了工业机器人专业人才质量的培养，也不利于校企合作人才的开发与利用。因此，通过对企业的需求进行调查分析，从企业的角度出发，制定工业机器人专业的人才培养目标，实施校企合作、共同开发工业机器人专业的课程体系，以提高工业机器人专业人才培养的目标。

一、工业机器人专业人才在企业生产中的岗位分析

设计工业机器人专业的课程体系，要综合对企业的需求进行分析，认真调查工业机器人产业链中的各个岗位的需求，然后与学校的人才培养方案结合在一起，实施校企合作人才培养机制，通过校企共建工业机器人的专业课程，对提高高校工业机器人专业人才的培养十分有效。因此，结合企业对工业机器人专业的人才需求进行分析，企业对工业机器人专业岗位需求主要有以下几种：第一，本体制造企业与关键零部件制造的企业岗位，主要是对工业机器人本体关键零部件的研发、制造与生产所需要的专业性、技能型人才。第二，主要是工业机器人应用类企业的工作人员，能够对工业机器人进行运用、编程、操作与维护，熟练控制与操作工业机器人。一般情况下，对学生进行短期的加强训练就能够适应企业工作岗位的需求。第三，由于工业机器人的应用比较广泛，工业机器人的系统集成应用在不同的场景具有不同的应用方式，每一种应用方式都要按照具体的场景进行定制开发，只有技术能力强的工业机器人系统集成人员，能对工业机器人的外围系统集成进行总体性的设计与在线离线编程，并能单独进行工业机器人的安装与调试的人员，才能胜任企业的工作岗位。该岗位对工作人员的综合能力、应用能力提出了新的挑战，这就需要对学生进行专业化、综合性的培养才能满足企业未来发展的需求。具体工业机器人工作岗位能力如附表1所示。

工业机器人专业人才的培养主要以应用型人才培养为主。为了提高工业机器人专业学生的专业技能，学校要结合企业的需求，联合建立校企合作基地，共建工业机器人专业课程教学体系，并结合企业对不同层次、岗位人员能力的要求，制定不同的人才培养方案。将工业机器人专业人才培养的目标定位与工业机器人的系统集成、编程、实践操作结合在一起，校企共建开发工业机器人专业的课程体系。

二、工业机器人课程体系的构建

（一）工业机器人课程应用技术分析

工业机器人专业的人才培养目标定位于机器人的系统岗位集成、编制、实践控制操作等“应用技术”上，唯有对工业机器人的专业岗位构成以及岗位工作的主要流程进行分析，才能更好地制定工业机器人专业人才培养的目标与课程开发体系。工业机器人应用企业根据自身产品加工的需求，向工业机器人集成企业提出机器人系统的集成要求，集成企业应根据应用企业的要求，设计出相应的仿真方案，在得到应用企业的认可之后，开始设计相应的、具体的设计方案，并结合应用企业的生产加工要求完成相应的控制设计。

1.整体方案设计。根据工业机器人应用企业的要求，设计工业机器人的集成方案，并提出主要单元的自动生成控制体系与解决措施。根据相应的整体解决方案、原理图、接线图以及相关元器件的选择，为生产企业制定相应的生产线控制与加工方案或者工艺。

2.编程能力。利用工业机器人的编程器对需要加工、操作的内容，结合具体零部件尺寸、形状的要求，进行现场编程和离线编程设计，并对程序进行调试。

图1 工业机器人专业课程体系的构建

3.安装调试能力。根据设计的原理图和接线图对工业机器人的控制体系进行安装与调整，并能对整个工业机器人系统进行联合的调试。

4.系统维修维护的能力。及时跟踪工业机器人的整体运行情况，对整个工业机器人系统进行现场维护与外部控制系统进行维护。

（二）工业机器人课程体系的构建

结合对工业机器人专业人才培养能力的分析与当前企业对工作岗位的需求，将工业机器人的“应用技术”与专业课程之间的关系结合在一起，实施校企合作共建，才能高效地构建高校工业机器人的专业课程体系。在企业的实际应用中，工业机器人的工作岗位包括：工业机器人的本体及控制器设计以及工业机器人的自动生产线管理、数控机床的管理与控制、外围控制系统等岗位。根据高校课程教学要求以及企业对专业人才的需求，校企合作共建工业机器人课程体系需要能满足实际教学的要求，以满足不同层次能力的人才培养的需求，构建如图1所示的工业机器人专业课程体系。

1.工业机器人专业核心课程体系的构建

在课程体系设计中，为了培养学生对工业机器人的认识，学习《工业机器人技术基础》课程是基本要求，以帮助学生理解工业机器人的基本知识与应用能力。在客户对工业机器人企业提供产品的结构与加工要求后，企业就需要立即做出响应，利用虚拟仿真系统构建工业机器人模型，给客户以完整、直观的影像模型，这就需要高校开设《工业机器人应用系统三维建模》《AUTO CAD》《机械设计》《自动控制技术》《机械制图》《电气控制与驱动》等课程，要求学生能够掌握工业机器人本体以及各个零部件的构建，完成整个工业机器人模型的构建。企业在完成整个工业机器人本体零部件的加工之后，根据企业的要求完成整个工业机器人的安装与调试，这要求工作人员具备系统的集成能力、工业机器人的外部通讯与控制能力、编程能力、调试能力等等。只有开设《工业机器人系统集成技术》《C/C++编程技术》《单片机原理》《可编程控制技术》《工业机器人典型工作站应用技术》《现场总线与组态控制技术》《电工电子》等课程，学生才能具备相应的能力，以满足未来发展与企业的需求。根据工业机器人专业开设的要求，在学习《可编程控制技术》的同时，还需要学习工业机器人在线编程技术以及离线编程的相关技术。根据工业机器人的教学与企业现场操作中对工业机器人维护的要求，学生只有学习与《工业机器人系统维护技术》相关的课程内容，才具备对工业机器人维护的能力。因此，高校应与企业结合在一起，充分调查与研究企业对工业机器人专业人才基本能力的要求，才能形成工业机器人技术专业能力完整的职业技能培养课程体系，进而达到校企共建工业机器人专业课程体系的目标。

2.工业机器人专业平台课程的设置

依据校企合作共建的基本要求，在企业内为学生提供实践实训的场地，由企业的专家对学生的专业实践能力进行培养，加强学生对工业机器人的本体设计、通讯设计、编程设计、机械加工等方面的实践能力。专业实践能力的培养是提升工业机器人专业学生能力的重要途径，通过校企合作共建来建设工业机器人的专业实践课程体系设计，对提升学生的实践能力具有十分重要的作用。工业机器人技术作为一种自动化控制技术，是一种典型的机电一体化产品。在实际操作的过程中，需要有完善的实践课程体系。根据工业机器人专业课程的基本要求，将《工业机器人系统维护技术》作为实践课程的基本技术，在校内或者企业的实践基地对学生的能力进行培养；工业机器人主要应用于自动化生产中，培养学生对工业机器人的自动控制与操作能力，以提升学生在不同环境中的操作能力；而在实际生产的过程中，需要学生具备基本的编程控制能力与零部件进行加工的能力，只有对学生的专业编程能力进行培训，才能提高学生的实践能力。而且工业机器人的本体与零部件的设计课程中，只有通过高校与企业共同建立实践基地，对学生能力进行针对性的培养，学生才能熟练地掌握工业机器人的电气驱动训练、实践技能培训、在线离线编程控制。工业机器人作为典型的机电一体化产品，与其他控制类专业的实践要求一样，需要多种专业课程的实验室，对学生专业课程实践操作能力进行培养。

（三）工业机器人专业拓展课程的设置

工业机器人专业作为机电一体化、自动化控制、机械设计类等典型的应用技术，培养学生的跨行业操作的职业能力十分必要，工业机器人专业拓展课程的设置需要高校与企业合作，协同开发《液压气动》《工装夹具》《物联网应用》等相关的课程，不过这种课程的设置、定位要能够与机械类专业课程的定位要求有所不同，主要注重“应用”层面的能力培养，也就注重学生的专业实践能力的培养，而不是专业的“设计”层面。

工业机器人产业链是一个完整的新兴产业链，在不同的工作岗位上，需要不同的专业型、应用型人才。高校在工业机器人专业人才培养上，要能够与企业的需求结合在一起，通过校企合作共建专业课程体系，根据不同的目标要求与不同层次人才的需求，设计不同专业课程的实践培养目标，将工业机器人的岗位集成特点与“应用技术”等结合在一起，培养学生的综合能力。

附表1 工业机器人企业岗位层次的需求分析