1.對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求

　　2015年5月19日，國(guó)務(wù)院正式印發(fā)了《中國(guó)制造2025》規(guī)劃。規(guī)劃指出，要把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向，其中工業(yè)機(jī)器人是主要抓手。

　　5月21日，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟一屆四次成員大會(huì)在重慶永川召開，工信部裝備司張相木司長(zhǎng)指出，在智能制造裝備中，機(jī)器人尤其是智能機(jī)器人又是重中之重。近年來(lái)，我國(guó)機(jī)器人行業(yè)在國(guó)家政策的支持下，順勢(shì)而為，發(fā)展迅速，已連續(xù)兩年成為世界第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球工業(yè)機(jī)器人年銷售額約為95億美元。2014年工業(yè)機(jī)器人銷量為22.5萬(wàn)臺(tái)左右，其中在亞洲的銷量為14萬(wàn)臺(tái)，幾乎占到三分之二，超過美國(guó)和歐洲市場(chǎng)總和，如圖1所示(數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì))。2014年，中國(guó)新增工業(yè)機(jī)器人56,000臺(tái)，其中，國(guó)產(chǎn)品牌17,000臺(tái)，如圖2所示(數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì))。

圖1 2010-2014年機(jī)器人的銷售情況

圖2 2005-2014年中國(guó)機(jī)器人的增加量

　　受市場(chǎng)需求推動(dòng)，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)已經(jīng)有超過40多個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園，480家國(guó)產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)。主要分布在沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，主要是長(zhǎng)三角和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)，如圖3所示(圖片來(lái)源：戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所)。

圖3  國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速

　　2015年兩會(huì)上李克強(qiáng)總理政府工作報(bào)告中指出，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)邁向中高端，制造業(yè)是我們的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。要實(shí)施“中國(guó)制造2025”，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型、強(qiáng)化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展，加快從制造大國(guó)轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國(guó)。

　　隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)以及智能水平的提高，工業(yè)機(jī)器人已在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。具體來(lái)看，中國(guó)則保持著35%的高增長(zhǎng)率，遠(yuǎn)高于德國(guó)的9%、韓國(guó)的8%和日本的6%。其中，汽車、電子產(chǎn)品、冶金、化工塑料、橡膠等行業(yè)是中國(guó)使用機(jī)器人最多的幾個(gè)行業(yè)，未來(lái)幾年，隨著行業(yè)的需要和勞動(dòng)力成本的不斷提高，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力會(huì)非常巨大，各行業(yè)工業(yè)機(jī)器人分布情況如圖4所示。

圖4 中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)分布

　　中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)之所以能有如此迅速的增長(zhǎng)，主要源于以下3點(diǎn)：

　　1)勞動(dòng)力的供需矛盾。勞動(dòng)力成本上升和勞動(dòng)力供給的下降，在很多產(chǎn)業(yè)，尤其在中低端工業(yè)產(chǎn)業(yè)，勞動(dòng)力的供需矛盾非常突出，這對(duì)實(shí)施“機(jī)器換人”計(jì)劃提出了迫切需求。

　　2)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。隨著全球制造業(yè)轉(zhuǎn)移的持續(xù)深入，先進(jìn)制造業(yè)回流，中國(guó)的低端制造業(yè)面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和空心化的風(fēng)險(xiǎn)。因此，中國(guó)的制造業(yè)企業(yè)迫切需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的制造模式，降低企業(yè)運(yùn)行成本，提升企業(yè)發(fā)展效率，提升工廠的自動(dòng)化、智能化程度。而工業(yè)機(jī)器人的大量應(yīng)用，是提升企業(yè)產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。

　　3)國(guó)家戰(zhàn)略需求。工業(yè)機(jī)器人作為高端制造裝備的重要組成部分，技術(shù)附加值高，應(yīng)用范圍廣，是我國(guó)先進(jìn)制造業(yè)的重要支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的重要生產(chǎn)裝備，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)、社會(huì)發(fā)展以及增強(qiáng)軍事國(guó)防實(shí)力都具有十分重要的意義。習(xí)近平主席在2014年兩院院士大會(huì)上強(qiáng)調(diào)：“機(jī)器人革命”有望成為“第四次工業(yè)革命”的一個(gè)切入點(diǎn)和重要增長(zhǎng)點(diǎn)，將影響全球制造業(yè)格局，而且我國(guó)將成為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)。

　　然而，盡管中國(guó)將成為當(dāng)今世界上最大的機(jī)器人市場(chǎng)，但中國(guó)每萬(wàn)名制造業(yè)工人擁有的機(jī)器人數(shù)量卻遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平和國(guó)際平均水平，如圖5所示。工信部副部長(zhǎng)蘇波表示，工信部將組織制訂我國(guó)機(jī)器人技術(shù)路線圖及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃，到2020年，工業(yè)機(jī)器人密度達(dá)到每萬(wàn)名員工使用100臺(tái)以上?？梢钥闯觯袊?guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)至少存在7倍以上的增長(zhǎng)，未來(lái)十年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人是看不到天花板的行業(yè)。

圖5  世界每萬(wàn)名制造工人擁有機(jī)器人數(shù)量數(shù)據(jù)

　　2.對(duì)工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才需求

　　雖然多種因素推動(dòng)著我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，但一個(gè)越來(lái)越大的問題清晰地?cái)[在我們面前，在中國(guó)推行工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，遇到的最大瓶頸不是技術(shù)短缺，而是應(yīng)用人才嚴(yán)重缺失。北京航空航天大學(xué)機(jī)器人所所長(zhǎng)、機(jī)器人領(lǐng)域著名專家畢樹生教授指出：“當(dāng)前限制工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵不再是關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)，而是專業(yè)研發(fā)和應(yīng)用人才的緊缺，長(zhǎng)此以往，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)將會(huì)畸形發(fā)展甚至未發(fā)展便萎縮。”

　　工業(yè)機(jī)器人作為一種高科技集成裝備，對(duì)專業(yè)人才有著多層次的需求，主要分為研發(fā)工程師、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用工程師、調(diào)試工程師和操作及維護(hù)人員四個(gè)層次，如圖6所示。

圖6  工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才層次分布

　　對(duì)應(yīng)于專業(yè)人才層次分布，工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才就業(yè)方向主要分為工業(yè)機(jī)器人研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商和工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)，其就業(yè)人才構(gòu)成如圖7所示。掌握技術(shù)核心知識(shí)的研發(fā)工程師主要分布在工業(yè)機(jī)器人研發(fā)企業(yè)和生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)部門，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展；而工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)和工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商則需要大量調(diào)試工程師和操作及維護(hù)人員，工作在生產(chǎn)一線，保障設(shè)備的正常運(yùn)行和簡(jiǎn)單細(xì)微的調(diào)整，同時(shí)工業(yè)機(jī)器人研發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)也需要大量的培訓(xùn)技師及懂一定專業(yè)知識(shí)的銷售人員。

圖7  工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才就業(yè)方向

　　在工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才需求中，需求量最大的是基礎(chǔ)的操作及維護(hù)人員以及掌握基本工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的調(diào)試工程師和更高層次的應(yīng)用工程師。中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，中國(guó)當(dāng)前機(jī)器人應(yīng)用人才缺口20萬(wàn)，并且以每年20%~30%的速度持續(xù)遞增。因此，工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才的培養(yǎng)，要更加著力于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

　　目前，專業(yè)人才缺口已經(jīng)是阻礙工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最主要原因。對(duì)于已經(jīng)完成自動(dòng)化生產(chǎn)線改造的企業(yè)，機(jī)器人后期維護(hù)運(yùn)行成本及技術(shù)已經(jīng)成為迫在眉睫的問題。同時(shí)，各大汽車制造企業(yè)，也面臨著沒有充足的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)人才的后勤服務(wù)保障，使得在車型更新?lián)Q代時(shí)，不是對(duì)原有生產(chǎn)線進(jìn)行升級(jí)改造，而是重新投資建設(shè)新線，造成資金浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)。再看富士康，“百萬(wàn)機(jī)器人換人”計(jì)劃已經(jīng)開始，大量一線操作工將被工業(yè)機(jī)器人代替，但工業(yè)機(jī)器人的專業(yè)人才卻無(wú)處尋找，這也是富士康一再推遲機(jī)器換人計(jì)劃的原因之一。

　　綜上所述，職業(yè)院校中進(jìn)行機(jī)器人建設(shè)以成了當(dāng)務(wù)之急。有的地區(qū)早已設(shè)置了工業(yè)機(jī)器人專業(yè)，比如無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院、長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校等。在山東省只有淄博職業(yè)學(xué)院、濟(jì)寧第二高級(jí)技工學(xué)院等將要建立工業(yè)機(jī)器人專業(yè)。

二、專業(yè)定位

　　專業(yè)為培養(yǎng)能適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)和未來(lái)社會(huì)與科技發(fā)展的需要，德智體美全面發(fā)展與健康個(gè)性和諧統(tǒng)一的，富有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力的工業(yè)機(jī)器人人才。為服務(wù)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，滿足智能制造的技術(shù)需求，培養(yǎng)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ｉT的技術(shù)技能人才。

三、專業(yè)特色

　　師資隊(duì)伍專兼職相互合作，聯(lián)合育人。

　　實(shí)訓(xùn)資源注重自主開發(fā)，以及廣泛利用校外資源。

　　課程注重實(shí)踐，理實(shí)一體教學(xué)，實(shí)訓(xùn)室授課，吸引學(xué)生興趣，讓學(xué)生快樂的學(xué)習(xí)。

四、培養(yǎng)目標(biāo)

　　不同機(jī)構(gòu)培養(yǎng)項(xiàng)目是不同的，如圖8所示。就職業(yè)院校來(lái)說其培養(yǎng)目標(biāo)如下。

圖8  不同機(jī)構(gòu)的培養(yǎng)目標(biāo)

　　1)培養(yǎng)從事機(jī)器人運(yùn)行維護(hù)與管理、機(jī)器人維修調(diào)試的維修人員。機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)（汽車、軌道客車等）自動(dòng)化生產(chǎn)線上的工業(yè)機(jī)器人設(shè)備的操作技工，對(duì)工業(yè)機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行日常保養(yǎng)及維護(hù)、維修的機(jī)電技工。

　　2)培養(yǎng)從事機(jī)器人（工作站）設(shè)計(jì)與安裝的技能型人才。機(jī)器人集成與制造企業(yè)從事機(jī)器人設(shè)備安裝或協(xié)助設(shè)備改造的技術(shù)工作等。

　　3)培養(yǎng)機(jī)器人銷售、售后客服等方面的復(fù)合人才。

五、培養(yǎng)方式

　　如圖9所示，不同培養(yǎng)機(jī)構(gòu)培養(yǎng)出來(lái)的人員其知識(shí)與能力是不同的。因此，培養(yǎng)方式是有異的，就職業(yè)院校來(lái)說，其培養(yǎng)方式如圖10所示。培養(yǎng)順序如圖11所示，培養(yǎng)內(nèi)容如圖12所示。

圖9 不同培養(yǎng)機(jī)構(gòu)培養(yǎng)的知識(shí)與能力

圖10  職業(yè)院校的培養(yǎng)方式

圖11  培養(yǎng)順序

圖12  培養(yǎng)內(nèi)容

六、構(gòu)建課程體系

　　1.課程體系構(gòu)建原則

　　體現(xiàn)以職業(yè)能力為本位，以應(yīng)用為核心，以“必需、夠用”為原則；突出一體化教學(xué)的特點(diǎn)，緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際。

　　注重用新觀點(diǎn)、新思想來(lái)審視、闡述經(jīng)典內(nèi)容：適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的需要，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，反映新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝、新方法。

　　滲透職業(yè)道德和職業(yè)意識(shí)教育；體現(xiàn)就業(yè)導(dǎo)向，有助于學(xué)生樹立正確的擇業(yè)觀；培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)、團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)業(yè)精神：樹立安全意識(shí)和環(huán)保意識(shí)。

　　充分體現(xiàn)職業(yè)教育的特點(diǎn)，確保理論上是先進(jìn)的，應(yīng)用上是可操作的，內(nèi)容上是實(shí)用的，盡量做到理論與實(shí)踐的零距離。符合“少而精”的原則；深淺適度，符合學(xué)生的實(shí)際水平；與相鄰課程相互銜接，沒有不必要的交叉重復(fù)。

　　以模塊化教學(xué)為目的，采用了任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的編寫體例，特別適合“行為引導(dǎo)法”教學(xué)，也就是教師把課堂教學(xué)變成了工廠教學(xué)，在學(xué)生遇到不能明白的問題時(shí)，先讓他們自己思考，再讓高年級(jí)的學(xué)生或技術(shù)工人講解，最后再由教師補(bǔ)充完善。在每個(gè)任務(wù)的最后，還要讓學(xué)生先帶著問題查資料，再由教師、工廠技術(shù)工人、工程人員的參與下進(jìn)行討論，并由學(xué)生總結(jié)。其方法如圖13所示。

圖13  構(gòu)建課程體系方法

　　2.課程體系

　　3.專業(yè)核心課程的內(nèi)容

　　(1)《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)》

　　介紹工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系及其變換、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人控制、機(jī)器人路徑規(guī)劃、機(jī)器人的組成、機(jī)器人系統(tǒng)、典型應(yīng)用以及機(jī)器人未來(lái)發(fā)展。

　　(2)《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程與調(diào)試》

　　主要介紹工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)，電氣系統(tǒng)、設(shè)置坐標(biāo)系、程序管理、手動(dòng)示教、自動(dòng)運(yùn)行、復(fù)歸零點(diǎn)，文件備份與加載等；機(jī)器人系統(tǒng)的電氣圖樣，介紹專業(yè)工具進(jìn)行零點(diǎn)校正和工具坐標(biāo)系的設(shè)定方法。進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)簡(jiǎn)單動(dòng)作的示教編程和SPS 邏輯編程，工業(yè)機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行電氣維修以及程序校正。

　　(3)《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》

　　主要介紹流行工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件；離線軟件安裝方法；離線軟件基本菜單功能；離線軟件進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人柔性系統(tǒng)離線編程仿真；離線軟件進(jìn)行機(jī)器人工作站設(shè)計(jì)的基本方法。

　　(4)《工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)安裝調(diào)試與維護(hù)》

結(jié)合具體工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，以其機(jī)械本體部分為對(duì)象，介紹其相關(guān)的機(jī)械知識(shí)。主要內(nèi)容包括機(jī)器人的相關(guān)各關(guān)節(jié)組成部分，齒輪機(jī)構(gòu)、帶鏈傳動(dòng)、聯(lián)接等，并針對(duì)典型的工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部分做拆裝以及機(jī)械調(diào)試，電氣系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試和設(shè)備保養(yǎng)訓(xùn)練。

　　(5)《工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成與應(yīng)用》

　　控制系統(tǒng)的基本概念與性能指標(biāo)；控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，數(shù)學(xué)模型與特點(diǎn)，典型環(huán)節(jié)與特性；控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析，穩(wěn)態(tài)性能分析，穩(wěn)定性分析及系統(tǒng)校正方法；主要介紹工業(yè)機(jī)器人（焊接）工作站系統(tǒng)的組成；工業(yè)機(jī)器人的選型、外圍系統(tǒng)的構(gòu)建、機(jī)器人與外圍系統(tǒng)的接口技術(shù)的應(yīng)用；可以輔助完成工業(yè)機(jī)器人典型工作站的設(shè)計(jì)工作（弧焊、點(diǎn)焊、涂膠、搬運(yùn)、裝配）。

　　(6)《工業(yè)機(jī)器人的操作》

　　主要根據(jù)“時(shí)代機(jī)器人”有的種類，如焊接（包括點(diǎn)焊和弧焊）和搬運(yùn)、上下料、機(jī)加工、打磨、去毛刺、檢測(cè)等來(lái)介紹各種機(jī)器人的操作。

七、實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)資源的建設(shè)

　　1.實(shí)驗(yàn)室

　　1)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室

　　2)PLC與電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室

　　3)傳感器實(shí)驗(yàn)室

　　4)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室

　　5)電工電子實(shí)驗(yàn)室

　　2.實(shí)訓(xùn)室

　　1)數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)室

　　2)維修電工實(shí)訓(xùn)室

　　3)機(jī)修鉗工實(shí)訓(xùn)室

　　4)工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室

　　包括以下機(jī)器人

　　5)機(jī)器人安裝調(diào)試實(shí)訓(xùn)室

　　6)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室

八、資源庫(kù)建設(shè)

　　資源庫(kù)的建設(shè)，需要多個(gè)學(xué)校聯(lián)合進(jìn)行，其過程如圖14所示，內(nèi)容見圖15。

圖14  資源庫(kù)建設(shè)的過程

圖15  資源庫(kù)包括的內(nèi)容