基于一体化教学模式的工业机器人实训基地建设探索与研究

台州技师学院（筹） 盛世岳 王春霖

随着“中国制造2025”这一制造强国战略的不断推进，我国制造业的智能化、信息化、标准化水平不断增强。同时，制造类企业对于人才类型的需求也发生了明显的变化，对于高素质高技能的复合型人才需要越来越多。为了实现传统制造向智能制造转型升级，在全国各个地区，不管是工业机器人的拥有量还是工业机器人制造相关企业都在快速增长。因此，对于工业机器人相关的技能型人才的需求越来越大。

实训基地建设是现代职业教育体系中的重要组成部分，也是一体化教学改革的重要内容。随着工业机器人专业人才培养要求的不断提高，作为人才质量保障的基本条件，工业机器人实训基地的建设十分重要且必要。实训基地建设的系统研究和实践，对职业学校（中、高职、技工院校）实训基地建设和教学改革均具有较好的指导意义。

1 实训基地建设现状

当前，各类职业院校的实训基地建设差异性较大，建设内容也无统一规范和标准可依。在大力发展职业教育的大背景下，实训基地的建设现状也暴露出了很多问题。首先，实训基地建设无长远的规划。众所周知，科学技术是不断往前发展，工业设备的更新速度是非常快的。如果没有做好长远的设备规划，该实训基地在五年甚至更短的时间内就无法跟上市场的步伐，这对于人才的培养是很不利的。其次，实训基地功能定位模糊。

实训基地的功能首先应该在很大程度上满足教学使用，而不能盲目地追求“高大上”，照搬企业生产线，导致实训基地的使用率很低。另外，还要结合学院未来的发展，考虑社会培训、校企合作、大赛技能训练等功能模块。第三，实训基地建设与课程体系建设不匹配。一体化教学改革思想已经在各类职业院校中广泛传播，由原来的学科体系转为基于工作过程导向的体系。然而，现在大多数实训基地建设还是按学科体系的模式进行，虽然设备的种类和数量均有明显提升，但排布多采用“工序分散原则”进行放置，给教学实施带来诸多不便，甚至直接导致课程的实训环节无法正常实施。实训基地建设是一项系统工程，因此，必须要有科学细致的顶层设计，要严格依据人才培养目标和课程体系来规划实训基地建设。

2 一体化教学模式下的工业机器人实训基地建设思路

2.1 一体化教学理念指导实训基地建设

2009年人力资源和社会保障部办公厅发布《技工院校一体化课程教学改革试点工作方案》（人社厅发[2009]86号）文件，明确指出要探索建设一体化课程教学场地，一体化教学场地将传统理论教室和实训场地合二为一，为学生创设真实的工作环境，教学过程实现理论与实践融合。传统的职业院校实训基地建设是以建筑单元为主体，各学科按建筑单元进行分布，其结果会使得教学的整体性被物理空间所割裂，导致教学过程碎片化，不利于综合职业能力的培养。在一体化教学理念下的实训室，将集知识传授、信息收集、小组合作、技能训练于一体，将原先分散的物理建筑单元的各个功能集中在小范围的空间实现。因此，一体化实训室的建设必须严格按照工作过程进行设计和布局。一体化实训基地由一体化实训室单元组成，在一个实训室内不但集中不同类型的设备，还将学习场所和工作环境进行整合，体现学习环境与实际工作岗位环境的高度一致性。在以工作过程为导向的一体化课程中，一体化实训室是该课程实施的硬件保障，可充分满足一体化教学系统性和全面性的要求，最终提升学生的综合职业能力。

2.2 实训基地建设目标分析

依据一体化的教学理念，结合学校的整体发展方向和当地的产业特色，我院工业机器人实训基地以服务学生实践能力的养成为基础、以服务技术技能型人才的培养为核心、以服务社会劳动者素质的提升为责任。其建设目标是打造学生教学、社会培训、大赛训练、科研创新、企业生产合作五大功能模块为一体的智能制造实训基地。在面向学生教学方面，该实训基地将大大改善我院的实践教学资源，可以提供工业机器人应用与维护专业的一体化课程教学环节，如工业机器人基本操作与日常维护、工业机器人离线编程与仿真、自动化生产线的安装与调试等课程。在社会培训方面，将企业生产的工作任务与培训紧密结合，以实现四个对接为目标，即培训与生产零对接、技能等级与实际能力零对接、专业理论与专业技能零对接以及职业能力与就业能力零对接。为企业的一线职工和社会人员提供工业机器人的安装、调试、编程、故障分析与排除、综合应用等技能提升服务。在大赛训练方面，可以为学生和教师参加各类工业机器人相关的技能竞赛提供设备支持和训练服务，还可以作为比赛场地去承接国家级、省级、市级等各类工业机器人技术应用赛项。在科研创新方面，可以为教师解决科研难题和提高专业创新能力提供设备和技术服务支持。在企业生产合作方面，以实训基地依托，开展校企合作，共建实训室，优化企业生产服务，精准对接企业用人需求。

3 一体化教学模式下的工业机器人实训基地建设方案

3.1 实训基地建设框架

实训基地建设是一个系统工程，需要有科学细致的顶层设计，本文根据我院工业机器人应用与维护专业的人才培养目标和相应的课程体系构建了工业机器人实训基地的基本框架。该实训基地由三个模块化的一体化实训室组成，分别为基础技能模块、专业技能模块和综合应用技能模块。学生在每个实训模块的学习过程中，其综合职业能力的培养也是有区别的。基础技能模块注重学生在工业生产过程中的基本能力的培养，如：CAD制图和读图、电子元器件焊接、电工基本技能等等；专业技能模块注重学生对工业机器人的操作与维护能力的培养，如：工业机器人机械本体的安装与零部件更换、主流品牌工业机器人的示教编程、工业机器人常见故障分析及处理等等；综合应用技能模块注重学生对工业机器人综合应用能力的培养，如：工业机器人焊接工作站的调试与安装、自动化生产线的安装与调试等等。各个一体化实训室在这些模块上进行层级分布，最终实现培养学生的综合职业能力这一核心目标。

图1 工业机器人实训基地建设框架

3.2 基础技能模块一体化实训室

图1所示，工业机器人实训基地基础技能模块由以下一体化实训室组成：CAD/CAM实训室、电子技术实训室、电工基本技能实训室以及电机与驱动器实训室。CAD/CAM实训室内部的计算机应配置Auto CAD、PROE、UG等制图软件，同时还应配备各类常见的机械零部件和测绘工具，可开设零件测绘和CAD制图等课程。电子技术实训室应配备示波器、稳压电源、电烙铁、万用表、常用的电子元器件等等，可开设模拟电子技术、数字电子技术、电路板焊接技能实训等课程。电工基本技能实训室应配备维修电工实训装置、三相交流异步电动机、电工工具箱、线缆等等，可开设电工基本技能训练、电气控制系统设计等课程，电机与驱动器实训室应配置松下的伺服电机与驱动器实训装置，可开设伺服电机与驱动器调试与故障诊断课程。

3.3 专业技能模块一体化实训室

工业机器人实训基地专业技能模块由以下一体化实训室组成：工业机器人认知实训室、工业机器人拆装实训室、工业机器人现场编程与维护实训室以及工业机器人仿真与离线编程实训室。工业机器人认知实训室应配备主流品牌的工业机器人机械本体、电气柜、减速器、伺服电机与伺服驱动器、控制器等等，可开设工业机器人职业认知、机械结构认知、电控系统认知等课程。工业机器人拆装实训室应配备二手的可拆卸的六轴机械手，可开设工业机器人拆装实训课程。工业机器人现场编程与维护实训室应配备主流品牌的六轴桌面型工业机器人，可开设工业机器人安装与调试、工业机器人基本操作实训等课程。工业机器人仿真与离线编程实训室应配置足够数量的计算机，1台机器人工作站，仿真软件的选择应根据课程体系来确定。ABB机器人的课程体系，应选用RobotStudio软件，FANUC机器人课程体系，应选用ROBOGUIDE软件。

3.4 综合技能应用模块一体化实训室

工业机器人实训基地综合应用技能模块由以下一体化实训室组成：工业机器人综合应用实训室、自动化生产线安装与调试实训室、工业机器人技能大赛实训室以及机器人创新实训室。工业机器人综合应用实训室应配备焊接机器人工作站、搬运机器人工作站、分拣机器人工作站、喷涂机器人工作站、抛光机器人工作站等等，可开设工业机器人技术应用等课程。自动化生产线安装与调试实训室配备由多台工业机器人和自动化设备组成的产品生产线，是智能制造的一个缩影，也是各种工业机器人自动化技术的综合体现，可作为学生毕业设计、技师研修以及考工考证的实训室。工业机器人技能大赛实训室，可根据工业机器人技术应用的省级、国家级职业技能大赛的硬件要求为标准进行建设，可选择1～2 台/套相应的专用设备，用于培养拟参赛选拔的学生对以太网的组网通讯、视觉识别系统编程、传感器应用、PLC 编程与调试、触摸屏界面编程调试、工业机器人的编程操作等的综合应用能力，同时亦可进行兄弟院校的交流、培训等。机器人创新实训室，引进机器人领域比较前沿的技术设备，建立创新平台，鼓励师生在此开展技术研究与创新。

总结与结论：本文基于一体化课改的教学理念，以工作过程为导向，依据当地人才培养目标和相应得课程体系，研究工业机器人的实训基地建设方案并规划一体化实训室单元。使得该实训基地在一体化教学、高技能型人才培养、社会培训和企业技术服务等方面发挥最大效能，培养大批的高素质有需求的技能型人才，助力地方经济发展。