智能制造视域下高职院校工业机器人专业人才培养模式探讨

［摘 要］ 随着各类高新技术产业不断涌现，工业机器人产业也应运而生，并在发展过程中规模不断扩大。社会发展在提高对工业机器人需求的同时，对这一产业制定了更高标准，提出了更高要求，与之相应的是对相关人才需求的迅速增加。通过分析我国工业机器人产业发展现状与该产业人才需求，从围绕工业机器人人才培养完善课程体系，构建校企结合、工学结合的人才培养体系，采用订单式人才培养模式，优化工业机器人专业教学模式，加强工业机器人专业教师队伍建设等方面，提出了高职院校工业机器人专业人才培养模式。

［关键词］ 智能制造；高职；工业机器人技术；人才培养模式

［基金项目］ 2018年度“十三五”天津市高等职业教育教学改革研究项目“以机器人大赛为导向工业机器人技术信息化课程设计研究”（2018044）

［作者简介］ 于 玲（1980—），女，黑龙江明水人，硕士，天津轻工职业技术学院电子信息与自动化学院副教授，主要从事工业机器人方面的教学工作研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）13-0105-04 ［收稿日期］ 2023-03-17

目前，我国工业高质量发展与转型升级的双重要求，促使制造业必须进行改革创新以适应经济新形势变化，智能制造作为一个很好的着力点能够推动制造业发展。智能化生产与工业自动化离不开工业机器人的发展，作为二者的重要组成环节，工业机器人为众多制造行业及医学食品、物流运输、冶金重工等多行业的模式改革提供了关键的升级可能。广阔的发展前景需要更多相关技能的专业人才做支撑，因此，我国多地高职院校都设置了工业机器人技术专业，探讨智能制造视域下高职院校工业机器人专业人才培养模式对提高学生就业率、促进工业发展所具有的重要现实意义。

一、我国工业机器人产业发展现状

随着我国经济的高速发展，巨大的内需市场为工业机器人行业的壮大提供了广泛契机，但是由于我国并非工业机器人行业的领头者，一些高利润、高科技含量的核心技术以及上游产业被发达国家所垄断［1］。近年来，我国在本土汽车行业的制造业领域发展迅速，智能化及自动化程度得到较大提升，工业机器人供不应求。但是基础元件和零部件领域存在先天缺陷，无法保障使用的可靠性，因此我国不得不从国外进口零部件，后期工业机器的维修及零部件更换、产业链升级也需要依赖国外技术，这导致我国工业机器人成本优势无法展现出来。

我国目前的工业机器人产业未达到世界领先水平，但随着经济的进步，国内工业机器人发展顺势而起，主要表现在：（1）人口红利逐步消失。目前我国人口老龄化及生育率降低现象不断加重且没有太大改变态势，这导致我国长期以来依此获得巨大利益的人口红利优势渐现疲态，这一现象促使智能工业机器人取代传统人工进程大大加快［2］。（2）国内产业转型升级步伐加快。当前我国倡导推行产业集约化、高质量、高定制化的生产模式，这需要逐步摒弃高污染、人类密集且高耗能的传统产业模式，对制造产业转型升级。再加上全球范围内国际化分工日益明确细致等，对工业机器人的发展提出了更高要求，需求也大幅增加。（3）国家政策的大力支持与引导。自国家实行制造业战略规划以来，工业机器人化已被列为推动产业转型升级创新的重要手段与关键技术，国家层面上对工业机器人领域的科技创新也不断加大支持力度。地方政府对传统产业更新换代的意识不断增强，这促使地方政府在未来对工业机器人领域发展的政策倾斜。

二、工业机器人产业人才需求分析

（一）工业机器人技能人才短缺

随着我国地方各类企业的转型升级，智能装备及工业机器人产业发展迅猛，迫切需要大量专业型人才。截至目前，青岛、重庆、唐山、天津、哈尔滨、常州、昆山、上海、徐州等多地均已建立起机器人产业园区，工业机器人使用量不断增加［3］。产业的迅猛发展需要足够的高素质高技能型人才来支撑，但我国工业机器人技能人才短缺，储备量不足制约着工业产业的发展。

（二）人才培养结构矛盾突出

我国高职院校的工业机器人应用型人才培养还处于初级阶段，专业对口人才依旧紧俏，导致许多电气自动化技术、机电一体化技术等专业毕业的学生，通过短期培训就从事起现场编程、工业机器人安装调试、机器人自动化维护等企业工业机器人岗位，甚至一些岗位工作人员是大幅度跨专业经过培训后上岗的，但因专业跨度过大，培训效果不佳，人才结构矛盾仍未解决。

（三）高技能专门人才需求量大

传统制造产业的转型升级及人工成本的日益昂贵，给工业机器人及相关智能产业带来巨大发展机遇。从分析6 000多家长三角地区运用工业机器人工作的企业来看，统计显示人才缺口约5 000人，缺乏机器人自主维修、工业机器人现场编程的操作员工，也缺乏工业机器人前期安装调试以及后期服务等的专门人才。根据我国制造业改造升级现行发展状况，在未来几年，工业机器人需求量将继续增加，增速可达到20％左右，因而高技能专门人才需求量依旧较大［4］。

（四）行业应用型工程人才缺乏

工业机器人行业应用工程师人才缺乏问题随着人工智能热逐渐显露，工业机器人能否投入使用及使用效果是根据周边设施是否配套、产品是否多样化和生产工艺是否复杂精密所决定的，而这些问题通常需要专业相关的操作维护及集成应用型人才来解决。当前，除了发展行情突飞猛进的汽车制造业，其他一般的工业领域对工业机器人的应用需求也在快速增长，但人才储备量及作业人员质量却不能满足增长需求。

（五）高职院校专业人才短缺

根据工信部发展规划预测，我国未来几年对工业机器人应用人才的缺口将达到20万人左右，因此仍需将机器人相关技术人才的培养作为高职院校的重点任务之一。目前工业机器人控制系统的开发、安装与技术支持，工业机器人销售与客服，工业机器人工作站维护与操作等岗位人才严重短缺，高职院校学生工作岗位要与机器人应用企业与系统集成商相符合，电气自动化、机械制造与自动化及工业机器人等专业的学生都可从事该行业相关工作。

三、高职院校工业机器人专业人才培养策略

目前，高职院校开设的工业机器人专业都是近几年的新添专业，课程体系还不够成熟，专业教师实战经验较少。在建设本专业时，各高职院校应考虑到本校各专业特点，将本专业与之结合，制订出工学结合且多样化的人才培养方案，从工业机器人基础岗位要求出发，为工业机器人应用方面的相关问题提出切实可行的解决对策。同时学校应强化校企合作，共同探索人才培养模式，设置专业课程提高学生实践能力，通过由浅入深的教授方法，学生逐步掌握如何设计机器人工作站方案，如何进行安装调试、系统集成及维修机器人，以此达到机器人产业发展的目标要求。

（一）完善专业课程体系

通过对工业机器人产业的考察调研，确定科学合理、完善的课程体系应以编程与维护、装调以及工业机器人营销技术支持等实用技能为课程导向。其中公共基础课程模块主要以提高大学生综合素质为主，教学内容包括思想政治、创业就业等；基本技能课程模块主要根据专业技能以及培育职业素养两部分进行课程设计。专业基础课程的主要内容是机电类课程。基于知识门类不同，将工业机器人所涉及的课程分为控制类、机械类、电气类以及程序类，内容以工业机器人为中心进行设计。职业素养培育课程一方面要让学生学会团队协作、沟通技巧等；另一方面要让学生掌握工作规则，遵守工业机器人任职岗位的规范性，培养学生良好的工作习惯，让学生能顺利度过入职初期与工作的磨合期，以更好的状态为工业机器人行业做贡献。专业方向课程模块按照工业机器人相关理论知识及实操技能的基础层次、进阶水平、综合提高三阶段逐层递进的方法展开设计，促使学生专业能力的提升。专业方向课程模块整体构建过程要围绕工业机器人这一中心进行，要着力打好机器人本体的作业技能基础，使学生通过组态技术、总线技术与生产线三者之间的结合，最终学会装调与维护自动化生产线的工作技能。

（二）加强校企合作培养

高职院校进行人才培养模式的改革应以“校企结合，工学结合”为出发点，展开对工业机器人、企业机器人技术专业的建设，进行教学内容与教学方式的双层改革。学校应将与企业的合作教学思想贯穿大学三个年级阶段。

首先，大一时要引导学生认知机器人，可通过设置相关课程，组织学生到本地工业机器人产业基地进行参观，了解工业机器人发展现状、特征、应用以及未来发展的众多方式，加强学生认知［5］。大二时可开设多门专业课程，如“工业机器人虚拟仿真技术”及实训、“工业机器人编程技术”、“工业机器人系统集成技术”等。这些专业课程的学习都是在专门的企业专家指导下，利用学校与企业共同建设的工业机器人培训基地进行各种实训，完成各类企业真实模拟任务，最终考取相关证书，达成从理论基础到实践演练的学习目标。大三时，高职院校要组织安排学生到工业机器人相关企业实习，实习的岗位分配应尽量符合学生大一和大二阶段培养方向，使学生真正掌握工业机器人应用。学生通过这种针对性、因人制宜的实习方式，能进一步了解企业实际需求，加快完成从学生到作业人员的身份转变，成为企业发展所需的人才。

（三）采用订单式人才培养

通过采用订单式人才培养模式，能加深校方与企业合作力度。成立以工业机器人行业为主、企业技术人员为辅导支撑的委员会，进一步突出订单式人才培养模式的校企深度融合优势。这种校企合作培养模式不仅能帮助学生较快地掌握工业机器人基础知识及技能，还能促使学生与工业机器人行业所需高度适配，有益于学生日后进入社会工作。工业机器人企业在这种培养模式下，能直接参与人才培养设计并向学校提出合理建议，促使学校教学与企业人才需求的密切连接，进而培养出工业机器人行业真正需要的人才。学生也能通过去企业分阶段实习的方法，掌握企业的规章制度及工作需求，提升工业机器人运用技能，较早了解企业管理，树立正确的职业观念。在实际课堂教学上，订单式培养学习模式能让班级内融入企业文化，让企业文化成为班级文化的一部分，并潜移默化地渗透到学生的思想观念里。另外，班级还能模仿企业的管理运行方式，按照企业员工行为规范引导学生，促使学生早日适应并自主行动，让学生形成企业荣誉感、责任感，树立良好的职业道德感。

（四）优化专业教学模式

由于工业机器人专业是机电一体化专业的延伸，许多知识内容较为抽象，需要优化工业机器人教学模式与手段，促使教学质量的提高及学生的人才培养。首先，在教学组织形式上可以将传统的多人员大班教学改进为小班制教学，提高理论与实践结合教学在课程内容设置中的比重，尝试将推进项目驱动及仿真教学的教学方法融入教学实际课堂中，将仿真教学作为课程教学的主要手段。高职院校依托工业机器人仿真软件建立机器人虚拟仿真实训室供学生演练使用，实训室根据企业真实数据建模仿真教学，真实模拟出工业机器人工作真实场景并仿真离线编程，真正意义上实现了与实际工作场景所差无几的离线编程。学生编写好的程序能在实训室现场输入机器人进行运行检测，进一步拉近仿真模拟与实际操作的距离。另外，高职院校还应开设创客项目的课程，如“机器人创新设计制作”等，学习能力好、接受能力强的学生可通过学习各种创客式课改课程，参加各种社团活动、技能竞赛，以及全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛，培养基础能力，成为创客，同时基于大学生创新创业训练项目等平台，为自身的专业创业创新能力打下坚实基础，并培养出软件、硬件操作运行能力［5］，让更多学生成为专业优秀毕业生，促进未来就业专业对口，提高就业质量与层次。

（五）加强教师队伍建设

工业机器人师资队伍建设主要包括两方面：（1）建设专职教师队伍。依托学校与企业的合作，工业机器人技术专业院系应利用本院的实训装备进行校内专职教师专业培训，提升其知识容量及实践能力。在寒暑假期间，可选派教师进入工业机器人相关企业参加省级或国家级工业培训，关键是让教师通过培训技能真正达到教学技能的提升，为学生发展服务。（2）加强企业兼职教师队伍建设，使其充分发挥出应有的作用。工业机器人自身的技术发展趋于成熟，但由于不同企业有着不同的工业产品及工艺流程，因而该行业的重点和难点已逐步转变为如何结合企业要求去设计、应用、维护工业机器人系统。随着应用工业机器人领域的不断扩展，高职院校专职教师的知识更新、扩充速度及技能提高速度显得较为滞后，这需要企业派任专业作业人员来任职学校的兼职教师，以弥补现有教学的不足。在设计人才培养方案时，应安排兼职教师重点讲解知识综合力度高、要求动手实践能力强的课程，通过专业、兼职教师双联合，促使教学水平的提高及学生培养的高质高效化。