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基于物联网技术校企工业机器人实训基地合作机制的创新研究与对策

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  [摘           要]  随着智能制造技术不断创新,具有“自动化、安全化、高效率”优势的工业机器人已广泛应用于各领域,使企业的生产效率及自动化程度不断提升。这意味着工业机器人的操作、安装与调试、运行与维修等综合素质技能人才需求量不断加大,人才缺失问题会严重影响工业机器人的研发进度。高校作为企业人才的供给侧,企业作为工业机器人和高校人才对接的核心纽带,创新“校企合作”办学机制,实现校企合作共建、共管,利用物联网应用技术建立校企工业机器人拆装实训基地和培养符合市场要求的应用型人才,转变教师的教育观念,改变学生的学习环境和学习方式,共享整合优质教学资源。
  [关    键   词]  物联网;工业机器人;校企合作;实训基地
  [中图分类号]  G717                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603(2019)11-0026-02
   改革开放以来,我国制造业持续快速发展,已建立了较为全面的产业体系,不断推动产业的工业化和现代化的发展,不断增强我国的综合国力。但与世界各国相比,我国的制造业仍不够强大,其产业结构水平、信息化程度和自主创新能力、质量效益等与发达国家仍有一定差距,要实现产业转型升级则要实施制造强国战略。2015年,国务院印发《中国制造2025》指出我国实施制造强国战略的行动纲领,表明了“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针,坚持“市场主导、政府引导,立足当前、着眼长远,整体推进、重点突破,自主发展、开放合作”的基本原则。通过“三步走”实现制造强国的战略目标:第一步,到2025年迈入制造强国行列;第二步,到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步,到新中国成立一百年时,综合实力进入世界制造强国前列。故发展工业机器人刻不容缓,工业机器人关键技术研发更不能等,應通过政产学研通力配合,突破机器人关键核心技术的研究。
   一、工业机器人专业人才需求与培养现状
   在《中国制造2025》《机器人产业发展规划(2016—2020)》等相关国家政策支持下,国内各企业抓住发展机遇,加快对工业机器人的研究。当前我国生产制造智能化改革成绩日益凸显,根据IFR统计,2017年我国工业机器人的销售量达到13.8万台,预计2018年将超过15万台,市场规模将达到62.3亿美元,2020年,其规模将突破93.5亿美元。工业机器人的投入量飞快增长,其应用领域也不断创新,现研究特种机器人替代人类从事消防、救灾、安防等复杂环境工作,不断提高机器人在军事、极限作业、应急救援等领域的应用。
   目前,国家级高新区近40家规划了机器人产业园区,有36个城市将机器人产业列为重点发展对象,国内机器人企业接近400家(工业机器人企业353家),间接从事机器人的企业约4000家。预计未来8年内机器人相关行业岗位需求在200万人左右,按照工信部的发展规划,2020年,工业机器人装机量将达到100万台,大概需要20万工业机器人应用相关从业人员。然而目前开设机器人专业的高校较少,且缺少相应的教师队伍以及实训基地,巨大的人才缺口会拖慢机器人的发展进度,也会导致机器人研发无人才补给。
   高职院校开设的工业机器人专业刚起步,其专业的师资力量、课程建设体系、工业机器人的类型和设备、实训基地的建设还存在一定的欠缺,其专业不仅需要了解机器人的工作原理、还需理解机器人的内部结构、机器人间的协调工作以及如何编程让机器人按我们所需的路线完成一定的任务等。由于专业的特殊性,所培养相应的综合素质人才的速度和质量远远跟不上工业机器人的步伐。故需寻找更有效的方法,加深相关专业的建设以及课程改革,培养出满足市场需求的应用型人才。
   二、基于“物联网技术”的校企合作机制创新研究与对策
   (一)“基于物联网技术”创新校企合作的办学机制
   工业机器人是典型的多学科交叉融合的新兴行业,具有“三高一低”的特点,即技术要求高、人才要求高、资金投入高、人才输出低。目前,机器人人才需求领域与高校培养人才产出严重不平衡,主要原因是工业机器人应用普及导致人才需求飙升,此外,工业机器人应用及高端技术人才的人才培养质量达不到标准,高校的人才培养模式跟不上行业的发展步伐。这就要求高校的职业教育和培训方案及机制以市场需求为导向,企业作为中间纽带,灵敏洞察到市场所需的人才,故需改变高校办学机制,与企业亲密合作,运用“物联网技术”,企业与高校协调管控,应用先进的前沿技术理论,优化办学机制,实时更新人才培养模式、产业专业建设、在线教育模式、实习实训模式以及职业发展路径的全方位研究发展。
   (二)“校企共建、优质共享”,建设“多种载体”的专业教学资源
   工业机器人专业是新兴专业,众多本科、高职院校关于机器人专业的建设还处于摸索阶段,关于工业机器人的教科书以及课程资源、实训模式等都很稀缺,关于工业机器人的专业人才培养也不是很全面,甚至有可能培养出的学生所掌握的技能落后于当前的机器人前线技能要求水平。企业的优势在于研发前沿、熟知机器人的结构、电气控制与调试及了解市场需求等,这正是高校的短板。因此,校企合作可以利用各自优势,建设国家精品课程,丰富教学资源库以及相关职师培训资源,开发物联网空间教学模式,转换学生的学习环境及学习方式,应用“在线指导”和“远程教室”教学等模式。    (三)“与工业机器人生产产业对接”,优化“订单式”课程体系
   物联网以互联网为基础,其应用的延拓和业务扩展,物联网的组成和运作与互联网相联结。物联网可以分为传感层、传输层和应用层。感知层相当于人体感知器官,通过企业获知市场对专业人才的需求;网络层相当于人体的神经网络,基于互联网把市场需求和技术传达给学校;应用层相当于人的社会分工,学校针对具体要求更新相关的培养计划,具体完善每个模块的课程体系,优化课程内容遴选机制和课程结构,为实时培养满足市场需求的应用型人才做好基础。此外,教师根据目前的技术发展水平,不断更新教学方法和手段,改变学生的学习环境,为打造精品课程、精品专业,为自身职业发展做好准备。
   (四)“运用VR先进技术,虚实结合”,建成融合物联网技术的“开放式”工业机器人实训基地
   虚拟现实技术简称VR,它能够在多维信息空间上创建虚拟仿真环境,学生可以沉浸在仿真环境中,与环境交互操作,有助于学生对其复杂原理及结构进一步了解,也有助于思维启发。工业机器人设备建设成本高、投入大,其专业建设成为了许多高职院校面临的难题,工业机器人涉及多方面专业知识的融合,其结构很复杂,如没有专门的机器人实训基地,教学开展比较困难。利用虚拟现实技术可以构建与实际工业机器人实训平台全真的仿真系统,通过该平台,学生可以多次试验完成工业机器人实训平台的设计、拆装或安装、编程与调试,实验成功后可进行真正实操,加深理论学习的印象,虚拟实验室与真实实验室相结合,会使课堂组织更加灵活。此外,可以建立多种类型的工业机器人,满足机器人技术更新进度,在不需要大幅增加投入的情况下,保证教学进度和教学效果。这不仅可以作为企业员工培养,也可作为中职院校的培训基地。
   三、结束语
   在我国强国制造战略不断深入推进的过程中,为了适应新技术、新变化、新趋势,对高校的工业机器人专业技能培养要求提出了新挑战。高校作为专业技能人才的供给侧,如何利用物联网技术,以校企深度合作为切入点,创新校企合作机制,探索实训体系、教学资源等方面将工业机器人技能人才培育与制造过程全方位对接,是实现技能与职业素养培育同步行业发展的有效措施,也为工业机器人技能人才培养从供给侧实现转变提供了有效支撑。校企的合作机制创新,建立高效的合作运行机制,将企业先进管理文化和校方的思想建设融为一体,培养具有工匠精神的新时代技术人员。
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  编辑 武生智
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