工业机器人应用编程“1+X”证书考培探索与实践

刘 广 王仁忠 苏 建 史添升 徐 前

(1.苏州市职业大学 机电工程学院；2.江苏省3C产品智能制造工程技术研究开发中心，江苏 苏州 215000)

0 引言

为了提质增效，制造企业逐渐向智能化生产转型，这就需要劳动者的素质得到全面的提升，高技能人才逐渐成为企业用人的标准。工业机器人作为智能制造的关键设备，其相关行业技能人才缺口很大，到2025年人才缺口预计达到450万人，其中高技能人才的缺口将为130万人左右。国家非常重视制造业人才培养，2016年12月教育部、人社部、工信部联合印发《制造业人才发展规划指南》提出，要大力培养技术技能紧缺人才，强化学生实际操作能力培养[1]。2019年1月《国家职业教育改革实施方案》中提出启动“1+X”证书制度试点工作，鼓励职业院校学生在获得学历证书的同时，积极取得多类职业技能等级证书，拓展就业创业本领，缓解结构性就业矛盾[2]。在此背景下，各大院校都积极探索证书试点工作，通过试点“1+X”证书制度，重新审视专业人才培养方案，结合“1+X”证书进行课证融通，提升人才培养质量。苏州市职业大学作为“1+X”试点院校，在工业机器人应用编程“X”证书的培训和考核上进行了探索和实践，取得了一定的成效。

1 智能制造背景下复合型高技能人才需求

1.1 智能制造企业渴求复合型高技能人才

工业4.0背景下的制造企业与传统企业相比，其生产过程从半自动、全自动逐渐过渡到信息化、智能化阶段。在现代制造工厂，机器人作为智能制造的重要载体，是生产自动化、数字化和智能化的关键设备。除了生产过程的全自动化，现代智能制造车间还配备了各级计算机控制系统，监控和管理全生产过程。各种信息化系统的操作和管理，要求操作人员具备基本的计算机应用能力。随着生产线智能化程度的提高，操作流程变得越来越简洁，但是整个系统的技术复杂度也显著增加，操作人员的能力要求也需要提高。操作人员除了熟练掌握各种设备的基本操作方法，还需要能够及时发现故障，并对设备进行简单的维护、掌握各种信息化系统的使用，这些能力要求相比于传统企业有了显著提高。单位产值较低的普通技能人才逐渐被淘汰，高技能人才逐渐成为智能制造企业的用人标准。

1.2 “一专多能”是复合型高技能人才的基本配置

复合型人才除了熟练掌握本专业的技术技能之外，还需要具备其他专业能力，这是由职场工作特点决定的。工业机器人技术专业毕业生主要从事的是工业机器人编程与维护的相关工作，工业机器人作为自动化生产线的关键设备，一般不单独使用，这样如果仅仅掌握了工业机器人操作的基本技能，而对生产线自动化控制、生产管理、机械装配等其他专业知识缺少储备，那么在面对生产过程出现异常的问题时，就会选择寻求外部力量来解决。如果拥有其他专业能力，则能够快速找到原因并把问题终结在本岗位，这样生产线的运转不会受到太大影响，由此节省的成本就是综合能力的体现。“一专多能”的人才较强的综合素质使其拥有较强的就业竞争力，也是复合型高技能人才的基本配置。

2 “1+X”证书制度助力复合型高技能人才培养

“1+X”中的“1”指的是学历证书，“X”指的是多个职业技能等级证书。职业技能等级证书是在学习者完成某一职业岗位工作任务所需要的知识、技能学习后获得的反映其职业能力水平的凭证。“X”具有针对性、引导性、先进性，解决职业技能、职业素质或新技术新技能的强化、补充或拓展问题。在“1+X”证书考培过程中，能够强化学生的职业技能、知识和素养，补充常规教学中未涉及到的新技术、新技能、新工艺和新规范，拓展学生的职业领域和职业能力。

“1+X”证书制度的推出和高水平专业群的建设，均是为了满足复合型技术技能人才培养需求。专业群里的专业与“X”证书可以进行不同路线的对接，如图1所示。专业群里不同专业可以适应不同的岗位，比如主岗位、拓展岗位和兴趣岗位，不同岗位都有相对应的“X”证书，每个专业都有一个主岗位对应的“X”证书。为了拓展自己的专业能力，可以考取拓展岗位“X”证书，也可以根据自己的兴趣爱好考取兴趣岗位“X”证书，拥有多种“X”证书，让学生就业不再限于主岗位，就业灵活性提高，同时综合能力的提升也会增加就业竞争力。

图1 专业群与“X”证书对接线路

3 工业机器人应用编程“X”证书考培实施路径

苏州市职业大学从2019年开始了工业机器人应用编程“1+X”证书试点，在试点学生选取、师资队伍建设、培训计划制定、实训基地建设、教学方式方法等方面进行了有益的探索，逐渐形成了一条适应校情的考培实施路径。

3.1 试点学生选取

工业机器人应用编程“X”证书实训平台是由PLC模块、工业机器人、搬运模块、变位机模块、立体仓库、旋转供料模块、传送带模块、视觉模块、RFID模块等组成，中级证书考核内容涉及PLC编程技术、触摸屏组态技术、工业机器人编程技术、伺服控制技术、RFID技术、步进驱动控制技术、视觉编程技术等技术，通过课证融通，对工业机器人技术专业人才培养方案进行了调整，课程内容覆盖了所有中级证书技术考核点，选择工业机器人技术专业学生参加中级证书的考核能够缩短强化培训的时间，参加中级证书考核的学生数量也有保障。

初级证书考核内容侧重于学生对于工业机器人的操作和编程的熟练程度，与中级证书相比，对于专业基础知识要求不高，可以选择工业机器人技术专业低年级或者专业相近的高年级学生进行试点。

“1+X”证书的培训周期长，训练强度大，要求学生能保证足够的学习时间，有学习的积极性和主动性，再加上设备资源的有限，不能保证所有学生都有充足的强化训练时间，因此可以通过筛选考试来选择证书试点学生，以保证学习态度认真、学习能力强的学生能获得有限的培训资源。

3.2 师资队伍建设

工业机器人应用编程“X”证书实训平台融合了众多新技术，熟练掌握这些技术要求教师具有相关的专业背景，接受严格的培训。“1+X”证书与其他证书最大的区别在于其平台技术来自实际工程经验的提炼，技术更新速度快于教材更新速度，因此通过师资培训也能让参培教师更新自己的知识结构。“1+X”证书还有一个特点是市场选择性，如果拥有某职业技能等级证书的人无法达到企业的预期，则会大大削弱该证书的可信度，因此通过高质量的培训获得相应的职业技能等级证书，证书获得者技能受到企业的认可，成为“1+X”证书的生命线。

在建设师资队伍时，优先选择具有“双师素质”的教师，“双师型”教师是实施“1+X”证书制度的前提条件，其工程背景能够快速处理学生训练过程中出现的各种问题。

在建设师资队伍时，也需要强调奉献精神。“1+X”证书的强化培训涉及模块众多，在学生基础不扎实的时候会有很多的疑问，这就需要指导教师耐心地指导，教师在指导过程中付出的精力要远超常规教学，缺少奉献精神很难坚持下去。在强调奉献精神的同时也要为参与“X”证书培训的教师配套相应的激励措施，以进一步激发教师的培训动力。

3.3 培训计划制定

培训计划制定要结合学生专业背景和考核证书等级来进行。

(1)非工业机器人技术专业学生初级证书培训计划制定。对于非工业机器人技术专业的学生来说，由于没有先修工业机器人相关的课程，相当于零基础，训练内容包括工作机器人操作与编程基本技能、工业机器人应用编程考核平台和考核内容讲解、模块专项训练和模拟考试。每人分配基本技能训练24学时，平台和考核内容熟悉4学时，模块专项训练32学时，模拟考试8学时。模块专项训练是重点，包括考核模块一和模块二，2个模块的训练学时按照1:1来分配。模拟考试包括2个模块90分钟和60分钟的两轮测试，分配的学时包括测试打分的时间。训练采用集中的方式，在8周的时间里完成所有的内容。

(2)工业机器人技术专业学生初级证书培训计划制定。工业机器人技术专业的学生由于有64学时的工业机器人操作与编程课程作为基础，因此只进行3周的初级证书强化培训，强化培训每人40学时，分别是模块专项训练32学时，模拟考试8学时，内容安排与非工业机器人技术专业学生的初级证书培训计划完全一致。

(3)中级证书强化培训计划制定。中级证书考核对象只针对工业机器人技术专业学生，在进行中级证书培训之前，学生需取得初级证书。由于进行了课证融通，学生在专业课的学习过程中就掌握了中级证书考核的知识点，因此只进行1周的强化训练，在此期间只进行样题练习，每人的训练时间为20学时，训练内容全部为模拟测试。

3.4 实训基地建设

工业机器人应用编程实训基地建设包括设备的购置和维护。需要配置能够满足申请考核点所需的最小台套数设备，并且建立好完善的设备使用和维护制度。

工业机器人应用编程“X”证书实训平台的特点是多模块、高使用率、高集成度。实训平台涉及到工业机器人、伺服驱动器、智能相机、步进电机等元件，任何一个元件的损坏都会导致平台使用受限，尤其是工业机器人出现故障，会导致实训平台不可用。为了保证学生的训练时间，设备的使用率高达100%，且每台设备处于每周至少6天，每天12小时以上的高负荷运转状态。实训平台集成了初级、中级、高级3级水平证书考核模块，实现“一机多用”。设备频繁使用导致故障高发，从实训室建设不到2年的时间里，机器人本体的掉漆率达到100%，所有的机器人本体电池均进行了更换，机器人保险丝烧坏2台套(共计14套设备)，平口夹爪的损坏率达21%，其中一套永久损坏，伺服电机烧损2台。

保证设备的正常运转要做好以下几点：一是提前准备好耗材和备件。耗材和备件采购周期长，尤其是某些备件，只能从指定供应商处获得，更需要提前采购。备件供应不及时，当故障发生时有可能导致整个平台无法使用，比如工业机器人控制柜保险丝的烧毁会导致机器人无法动作，进而影响平台的使用。二是定期检修设备。由于实训平台涉及到的模块比较多，需要定期清点模块和工件，检查各紧固件的紧固程度、各个电气接口的连接状况等。三是实行故障登记报修制度。出现任何故障都要按时记录并报修，否则可能导致设备带病运转，存在安全隐患。

3.5 教学方式方法多样化

工业机器人应用程序初中级教学内容的多样性决定了教学形式的多样性。专项训练主要是为了加强学生的基本功，消除实操考核内容盲区，专项训练通过团队合作的方式进行，指导教师负责方向引导和疑点解答，学生可以通过观察、模仿、实操等过程逐步提升自己的水平。样题练习是学生快速掌握考试内容和难度的重要环节，通过样题练习，重点解决专项训练中存在的不足，提高学生解决问题的综合能力。初级证书考核内容着重于工业机器人操作技能的熟练程度，通过反复训练，绝大部分同学都能达到熟练的程度；而中级证书考核内容灵活，需要学生具有扎实的专业课程基础。模拟考试是检测学生训练效果的重要手段，无论是时间安排、考试内容还是评分标准，均严格按照正式考试的要求来进行。

在学生训练过程中要重视问题反馈，通过问题反馈可以发现学生普遍存在的问题，并进行针对性的指导。在训练过程中发现学生的共性问题包括：一是对于知识的理解较为机械、呆板，注重记忆。学生能够快速地写出机器人程序，但是对于示教过程中机器人姿态的变化无法通过选择合适的坐标系来快速完成。二是缺少积极主动的学习态度。在中级证书训练过程中，经常有学生在实操过程中一遇到问题就停止操作，没有解决问题的迫切性。三是基础知识掌握不扎实，缺少足够的自学能力。学生往往能通过记忆把程序写出来，但是在涉及到参数配置等非顺序逻辑内容时，经常会没有思路或者配置错误的参数，这会导致很多系统通信问题，有时候只需要查看帮助文件就能获得解决方法，不少学生却找不到帮助文件或者看不懂帮助文件中的内容。

4 工业机器人应用编程“X”证书考培实践

4.1 实施过程

工业机器人应用编程“X”证书考培实施方案如图2所示，主要包括资源保障和考培实施2大模块，考培过程中考核点需要与设备供应商、培训评价组织密切配合，分工协调。设备供应商负责证书平台设备的开发，组织和支持师资力量的培训，并对平台设备进行定期维护；培训评价组织负责师资、考核师、考务管理员的考核和认证、考核计划的审核和批准、理论和实操题库的制作和正式考试的组卷、指派考试督导员和考核师、对理论和实操均通过的考生发放证书。

图2 “1+X”证书考培实施方案

资源保障包括实训基地建设、师资培训、考核师考务管理员培训、设备维护等内容。培训组织机构对于考核管理中心的设备要求是具有符合考核功能要求的同型号设备至少满足日考核量50人的能力，“1+X”证书实训室的设备台套数为18套，其中14套为发那科机器人设备，4套为ABB机器人设备，按照每天6场实操考核计算，日考核量为84人，满足考核管理中心对设备的要求。通过考核师考务管理员培训和考试并获得证书的教师为8人，满足本单位的考核师至少5名的要求。通过2期的师资培训，有11位教师获得了师资培训合格证书，其中有10位教师参与了“1+X”证书试点培训工作。在设备维护方面，除了定期检修之外，在每次实操考核之前设备供应商会完成一次设备维护，保证实操考核的顺利进行。

目前已经实施了两批次初级证书的正式考核和1批次中级证书的模拟考核，无论是实训基地建设、师资建设、管理制度建设还是培训组织实施，均达到了预期的效果。

4.2 实施效果

目前工业机器人应用编程“X”初级证书已经实施了2批次，第1批次考核78人，实操考核通过68人，通过率为87.2%；第2批次考核70人，实操考核通过66人，通过率为94.3%。可以看出，2个批次的通过率差不多，第1批次为机电一体化技术专业的学生，而第2批次为工业机器人技术专业的学生，两个批次的培训周期和内容安排基本一致，后者具备一定的工业机器人技术基础，因而通过率稍高。中级证书模拟考试实施了1次，考核70人，实操考核通过43人，通过率为61.4%。初级成绩的分布比较均匀，优秀率和不及格率基本相等，而其他分数段学生分布比较均匀；而中级成绩优秀人数明显偏少，这是由于中级考核难度增大，尤其是系统调试的不确定性会对成绩产生很大的影响，因而要获得较高的分数难度较大。

5 结语

“1+X”证书试点制度的推出，是深化复合型技术技能人才培养和评价模式的重要举措。“X”证书融合了新技术、新工艺和新规范，且会根据岗位能力需求进行更新迭代，由培训评价组织来进行技能等级鉴定，是大批量复合型高技能人才的培养途径，为企业的高质量发展提供动力源泉。通过工业机器人应用编程“X”证书考培实践，完善了工业机器人人才培养方案和实训基地建设，培养了高质量的师资，提高了学生的技能水平。通过培训，90%以上的学生达到初级证书的水平，60%以上的学生达到中级证书的水平。“X”证书的实施是高技能人才培养的有益尝试，当然在实践过程中也存在不足，比如初级培训学时分配过多、师资配比不合理、考证面向全体学生导致训练周期的延长等，这些都是需要在今后的教学实践中加以改进的。