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基于“机器人产业”的机电一体化技术专业人才的培养研究

时间:2022-03-30 08:08:56 浏览次数:


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摘要:智能制造是“十三五”期间制造业改革的主攻方向,服务于区域经济发展需要是职业技术教育的使命和立足之本,面向“中国制造2025”的机电一体化专业的建设与课程改革必定要紧随苏州产业结构的发展步伐,向智能制造领域拓展,在编写人才培养方案之前需要根据企业已有的及潜在的岗位及其能力需求进行知识和能力的架构,科学合理的设置其学习领域,改革机电专业的人才培养模式和人才培养方案。本课题组提出在现有的机电一体化课程建设上嵌入机器人应用技术所需的知识模块,安排学习的内容,既保证了招生来源,也能满足机器人产业对人才的需求。

Abstract: Intelligent manufacturing is the main direction of the reform of the manufacturing industry during the "13th Five-Year". It is the mission of vocational and technical education to serve the needs of regional economic development. Construction and curriculum reform of the Mechatronic Engineering oriented to "China made 2025" must follow the pace of development of industrial structure in Suzhou, to expand the field of intelligent manufacturing. Prior to the preparation of talent training programs, it needs to make the knowledge and ability structure according to the existing and potential position and ability requirement of the enterprise, scientific and reasonable set up its study field, reform the Mechatronic Engineering professional personnel training mode and personnel training programs. The research group proposes to embed knowledge module of robot application technology in the existing Mechatronic Engineering course, and arrange the learning content, to ensure the source of eollment and meet the needs of the robot industry for talents.

关键词:机器人产业;机电一体化;专业人才;培养研究

Key words: robot industry;mechatronic engineering;professional talents;training research

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)03-0249-03

0 引言

为应对德国的工业4.0,我国工信部提出了“中国制造2025”,国务院在《中国制造2025》的通知中强调“制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基”(国发〔2015〕28号[1]。《中国制造2025》的主攻方向是推进智能制造,是基于信息物理系统的智能改造升级,以打造具有国际竞争力的制造业。面对已经悄然来临的第四次工业革命,高职院校的专业建设应该快速响应,为社会企业培养适应工业变化所需要的人才,这是高职教育的使命,也是高职教育立足取胜的基础。

1 中国制造2025的主要内涵分析

智能系统包括“人本系统”和“人机系统”,“人体系统”是人类以其智能直接参与活动的系统,如金融系统、保险系统、体育系统等经济系统和社会系统; “人机系统”是指人与机器共同工作系统,实际上智能系统就是基于知识处理的信息系统。在《中国制造2025》引领下,中国正在大力推进智能制造,主要是基于信息物理系统的智能改造升级,即以智能装备、智能制造为主题,是基于数字信息以处理知识为己任的制造技术。

智能制造的核心是建立智能工厂和数字车间,发展智能装备,实现智能生产,走以机器换人的路。人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程,通过互联网实现工厂与用户、工厂与企业、工厂与零售等各相关节点的无缝互联,使得大规模的个性化定制成为可能。这是我国为迎接世界科技的第四次革命提出的科技改革纲领。科技革命的成功是以创新驱动为先导,在发展过程中始终坚持绿色的发展理念,发展循环经济,减少浪费,提高资源的回收利用率,在技术、工艺、装备及其推广应用方面注意环保,减少污染和浪费,还需要大家增强质量意识,2016年5月19日国务院印发了“国家创新驱动发展战略纲要”强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑。

创新的主导着是人,因此,中国制造2025还提出了“人才为本”,人才是中国制造2025成功实现的重要保障。职业院校的使命是为社会培养具有一定技能的高素质的技能型人才。

2 智能制造业企业岗位要求分析

在“十三五”期间中国为推进智能制造大力发展机器人产业,主要是推进企业向智能装备、智能工厂以及无人化工厂发展,未来的5~10年是机器人产业的大好发展时机,用机器代替人工来降低用工成本,提高和稳定产品质量,进行产品的个性化定制。机器人的大量推广势必需要会维修和使用机器人的人,这些人才是高职院校培养的。目前虽然机器人很热,机器人人才也很好就业,但似乎家长和学生对机器人专业认可度并不高,倒是大家对机电一体化专业的认可程度非常高。其实,中国企业也还是处在“2.0补课、3.0普及、4.0示范”阶段[3],有不少企业还处在工业2.0或2.5阶段,因此很多企业为解决招工难以及劳动力成本高的问题,迫切地进行生产线的自动化改造,建造无人化的生产工厂的企业还是少数。自动化的生产线的建成也是需要大量的懂得机电一体化技术的使用及维修人员。而且具有机电一体化技术基础的技术人员向机器人领域转型也容易得多。机器人的组装、调试和维修人员是需要懂专业技术的人才能胜任,目前工业机器人应用技术人才缺口就达到20万,并且还以每年20%的速度增长[3]。

机电一体化技术专业可以面对的岗位很多,主要面向的岗位如图1所示。

3 机电一体化专业人才学习领域分析

人才岗位需求分析主要从制造厂商及产品的应用企业需要来进行分析,主要包括机器的组装、销售、售后的安装调试、技术支持等专业人才,对于应用企业需要懂得智能产品的调试维护、操作编程等综合素质较强的技术人才。特别是工业机器人现场编程调试人员更是缺口巨大。随着企业数字化改造的深入,对一些工具软件如CAD、CAM、CAE、CAPP、MES、ERP的应用将成为基本能力要求,精益专员、逆向造型、3D打印、精密测量与检验岗位越来越重要。

3.1 知识架构分析

职业技术教育能得生存的基础是培养出的人一定要能接地气,要能符合企业和社会的需要,因此,在课程设计方面还是要紧跟形势发展需要,更紧密地分析新形势下的岗位需求和知识架构。

岗位结构的变化对人的职业能力提出了新要求,职业院校机电一体化专业培养的学生大多数是从事机电一体化产品的生产、管理、销售、组装、安装调试等技术技能工作,能够操作和组装及调试机器人等智能设备的人才已经算是比较优秀的人才了。随着流水生产线无人化的改造,重复性质的操作岗位会被机械手或机械人代替,需要懂工艺的技术人员更多地关注工艺布局、工艺实施、工艺优化,对技术人员能用软件进行编程的能力要求也越来越普遍,同时要求具备管理信息数据的能力,因此职业院校的相关专业在课程设置上既要兼顾到大部分学生的实际情况,还要估计少数优秀学生要掌握的知识点及应具备的职业能力,要尽可能与实际要求接轨。图2为苏州经贸职业技术学院的机电一体化技术专业的知识架构,主要职业素质类、职业知识类、职业能力类和职业拓展类。

3.2 学习领域分析

机电一体化是机械、电子、自动控制及信息处理相结合的交叉学科,机电一体化系统是以微处理机为核心,把微机、数据通讯、工业控制机、数据显示装置、传感原件等有机地结合在一起的具有一定智能的系统[4]。因此,机电一体化技术专业的学习领域自然是要涉及机械及电器方面,机械方面的基础性内容包括机械制图、机械基础及制造基础方面自然需要掌握,在制造业对产品的检测是质量控制的基础,因此精度检测与公差配合的内容也是必不可少;“十三五”期间大力发展机器人,机器人的结构设计主要是与机构学相关,因此“机构学”也是必需的内容,通过计算机进行辅助设计及制造是智能制造业的具体应用形式之一,因此说CAD、CAM课程也是要设置的;电工电子技术、液压与气动技术应用等在自动化生产领域司空见惯,应用越来越普遍,因此关于这些电工电子的内容及液压气动技术的内容也是要让学生学习的;PLC、伺服电机、步进电机、传感器、C语言等在工业自动化领域的核心技术及机器人领域所有岗位必备技能,工业网络控制、组态技术也成为普遍性要求。图3是苏州经贸职业技术学院的机电一体化专业(机器人方向)的课程设置状况,在原机电一体化课程的基础上新增了“机器视觉系统”和“工程测试技术”及“CAD/CAM”课程。

3.3 关于课程建设

机电一体化技术本身就是多门学科的综合,基于“中国制造2025”的机电一体化技术还要顾及智能化系统所涉及的技术,因此其涉及的知识面广,学科式的课程设置是对于职业院校三年制的学生来说不仅时间上不合适,而且要在这么短的时间内(其实学生在校的学习时间也就两年多半个学期)要使学生的技能发展起来,只有通过项目把这些知识串起来进行教学,因此,在课程建设上一定要基于项目进行知识的构建,在现有的机电一体化课程建设上嵌入机器人应用技术所需的知识模块,安排学习的内容。

例如可以以一台学生耳熟能详的全自动洗衣机为项目,通过介绍其结构、工作原理、控制等内容编排机械、电器控制、PLC、变频控制技术、电磁阀等内容。

4 教学模式探讨

在“中国制造2025”时代,把创新能力、质量效益、两化融合、绿色发展作为主攻方向,将带来产业的全面升级,这对技术技能人才的培养也提出了新的要求,要培养学生勇于探索未知领域的精神,具备探索未知领域的冲动和学习未知知识的能力,更要注重培养学生的行为习惯和思维方式,勇于探索未知领域的勇气和团队合作精神,现代社会与人合作讲究“人品第一、态度第二、能力第三”。职业技术教育如何能使培养的人才更切合社会和企业的要求,在培养模式上要改革,既要培养学生的实际动手能力,也需要给学生普及基本的理论基础。其实目前国内的职业教育大搞“以赛促学”,各个学校为了能在国家级竞赛中获奖不惜一切的支持,以提高学校的知名度,本人认为这种“以赛促学”其实惠及的学生只是极少数同学,每个竞赛项目每个学校也就送三至四个学生参加而已。我们需要的是大部分的学生能得到优质的教育和投入,可以以建立兴趣小组,以项目化来进行引导多数学生的学习。

项目化的教学给老师提出了更高的要求,需要老师们首先提高自身的水平,老师既要懂机还得懂电,对编程及绘图软件要能应用,这需要老师们不断地学习新知识,拓广自身的知识面。因此如果可以应该建设师资,提高老师的水平,以往所说的校企合作主要是共同培养学生,其实首先要通过校企合作先把老师的水平提高,然后通过学校、企业二元主体共同培养出“中国制造2025”的机电一体化技术人才。

参考文献:

[1]国务院文件,国务院公报[Z].2015,16.

[2]朱剑英.智能制造的意义、技术与实现[J].机械制造与自动化,2013(6).

[3]智能制造对企业岗位及人才需求的影响及前景分析[Z].2015-12-19.

[4]倪志博.关于机电一体化技术及其应用研究[J].实用科技,2010(8).

[5]http:///question/2302.

[6]陶宇,来建良.制造业高技能人才关键能力与真实性评价[J].黑龙江高教研究,2008(7).

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