机器人人才培养迎来“瓶颈期”, 做好人才细分和产教融合是关键

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当前,作为《中国制造2025》十大重点领域之一的工业机器人产业正处于爆棚发展期,工业机器人的运用涵盖汽车制造、电子等诸多领域,中国已连续三年成全球最大的工业机器人市场。与此同时,“机器换人”的声音愈发响亮。中国工程院的一项市场调查显示,被调查企业中,64.2%的企业具有强烈意愿,有14.5%的企业正在做“机器换人”准备。然而,随着工业机器人产业火爆发展以及专业人才缺口的日益扩大,工业机器人人才的培养工作迎来了“瓶颈期”。

那么,作为一个新兴的教育领域,到底该如何突破这一瓶颈?如何看待工业机器人专业人才的匮乏?当前工业机器人教学工作现状如何?存在哪些现实问题?又该如何解决?等等,带着这些问题,本文以芜湖职业技术学院的教学实践为案例,通过专访安徽省高等学校计算机教学研究会、常务理事、副秘书长,芜湖职业技术学院信息工程学院院长钱峰教授,以问答的形式对以上问题进行阐解。

工业机器人人才培养迎来“瓶颈期”, 做好人才细分和产教融合是关键

图为钱峰教授(左二)正在讲授专业课程

问:芜湖职业技术学院工业机器人专业课程截至目前已经开设多长时间了?是在什么样的大背景下开设这一课程的?

钱峰:工业机器人产业具有巨大的发展潜力,已经成为中国智造9大支柱产业之一和衡量国家科技创新和制造业水平的重要标志之一。芜湖职业技术学院早在2010年就开设了机器人技术专业选修课程,成为我国较早机器人专业技术布局的高职院校。

2015年,全国机器人产业处于爆发性增长期,同时工业机器产业人才短板已经开始凸显,专业人才的缺口越来越大。在这样的大形势下,学院根据智能制造业发展趋势及未来工业机器人的应用发展,并结合学院自身优势和专业拓展,正式设立了工业机器人技术专业并开始全面招生。

学院的工业机器人技术专业以机电工程为基础,运用计算机控制技术为工具,以机器人的驱动控制编程实现为目标、兼顾外在的工作应用控制,提升学生的软件能力、硬件能力和工程应用能力,培养从事机器人设备的设计开发、编程及调试,以及机器人产品的生产、调试、运行、检测、安装控制、运行维护、销售、技术支持服务等工作的高素质技能型人才。

而主干课程包括机器人电子技术基础、智能检测技术、单片机接口技术、智能机器人技术、机器人伺服控制技术、机器人自动线安装与调试、机器人视觉图像处理技术、人机交互界面技术等十多项课程。

问:近年来,学院在工业机器人教学领域有哪些亮点和比较突出的成就?

钱峰:近年来,学院把工业机器人的应用需求进行了产业性划分,重点对工业机器人生产制造、机器人专业应用这两个领域进行细分。关于专业应用,学院从智能制造领域出发,在现有工科工程专业的基础上,结合专业实际需要进行了合理的调整。

工业机器人在工业应用方面,实际上是一个智能装备,也是智能制造的代表性产品。对智能装备的安装、应用和设备调试,学院现有的专业,比如机电一体化,自动化、电子机械制造等,基本可以满足制造业应用以及市场应用的基础需求。

工业机器人制造技术分为本体制造技术、控制系统软硬件设计技术、运动学和轨道规划等技术等。基于此,学院从整个工业机器人产业的人才需求出发,依托学院的整体办学实力,同时结合信息工程学院的特点和优势,我们设立了工业机器人专业。在此基础上,我们对相关专业及课程的建设方面,我们做了很多努力,同时还广泛开展校企合作,推进产教融合,以满足我们专业需求的实验设备。

今年8月份,学院参加安徽省工业机器人技术应用技能大赛暨第二届全国工业机器人技术应用技能大赛选拔赛,学院获得两个一等奖,一个二等奖。在9月份,参加第二届全国工业机器人技术应用技能大赛,学院两位学生作为安徽省代表队成员,又获得一个二等奖、一个三等奖。

问:关于当前工业机器人专业人才的紧缺,您是怎么看待的?

钱峰:关于工业机器人专业的人才的紧缺,我认为是需要进行细分的。目前,工业机器人专业人才缺乏的声音很响。但到底是缺乏哪一方面的?是工业机器人应用方面,还是产业升级的系统集成,还是机器人生产制造人才的缺乏?

实际上,工业机器人专业人才可细分为机器人制造、应用、维护等多个方面的高素质技能型人才,涵盖工业机器人系统仿真、集成设计、编程、调试、操作、销售,以及智能自动化生产系统操作、维护、改造及管理等。

第一个主要缺口是工业机器人制造人才的缺乏。工业机器人包括控制器、伺服驱动电机、减速器三大核心部件,成本占到机器人七成以上,也是制约中国机器人产业的主要瓶颈。在短期内很难突出这一瓶颈。要想从本质上突破瓶颈,需要付出很大的努力和投入。像减速机、控制器等,给予的希望越大,带来的压力也越大,而且这方面的技术人才是非常匮乏的,属于较高层次人才的缺乏,但是其发展潜力是非常大的。

第二个主要缺口是工业机器人应用人才的缺乏。这方面的缺乏可以结合现有的技术,对在校学生及产业工人进行一定时期的培训来缓解。根据工信部发展规划,到2020年,全国工业机器人装机量将达到100万台,工业机器人应用人才需求量将达到20万左右。高技能人才缺口将逐年加大。而国家的机器人发展产业规划已把“加强人才队伍建设”作为机器人产业发展的6大保障措施之一。

第三个主要缺口是对机器人产业系统集成人才的缺乏,涉及到对工业机器人产业的改造等。一般来说,一个合格的大学毕业生,要经过5年时间,才可以基本上达到这种工业机器人系统集成的能力,才能解决这种系统集成中的问题。这需要的是工业加工、生产过程的深厚积累。

问:在工业机器人教学实践中,有没有遇到哪些问题?

钱峰:对产业的细分理清之后,再有针对性地在专业中融入相关内容,以解决实际问题。芜湖职业技术学院的机器人专业定位于机器人的底层控制、驱动等方面。我们在教学实践中发现,目前机器人教学研究装备大多只能进行维护、组装、应用编程方面的学习、实操,不能够满足我们专业的底层控制。

所以,近年来,学院和不少企业开展一系列的校企合作,去设计、优化我们所需要的这些教学设备。目前,学院已经设计了若干类型的设备。现在,还有很多课程体系也存在类似的情况,我们正在通过由产学研工作,由企业、学校、老师等联袂解决、完善。

问:您是如何看待工业机器人专业人才培养“产教融合”这个问题的?

钱峰:实际上,这是学院深入推进协同育人机制,践行“走出去、请进来”教学理念,构建“智能制造”人才培养模式,推进人才培养和企业需求“无缝对接”的一个重要体现。这也是当前职业学校开辟的一条新的发展之路,不仅可以促进职业教育的健康发展,着力解决行业人才结构性矛盾和人才荒问题,更有利于促进地方经济繁荣发展。同时还有利于激发学生的创造力,提高教师的业务水平,还可为学生工读结合创造条件,应该来说是多方共赢。

无论是工业机器人制造企业,还是工业机器人教学设备企业,一定要进行有深度的沟通、交流。在此基础上,才能做好学生定向的培养。学校与相关企业在与其合作的过程中,交流越深,设备的生产越接地气,越能够解决学校的实际问题。也只有将校企合作贯穿人才培养全过程,从工业机器人专业人才培养方案的制定、调整和优化,到人才培养中的合作授课,再到毕业设计、企业实习等,都应将企业的需求作为人才培养的重要方向和目标,才能让学生在产业背景下进行高效率的知识学习、能力培养、素质养成,推动人才的“无缝连接”。但是不可能说完全做到“无缝”,只可以说把这个“缝”做得更小。

问:最近在网络上看到一款名叫“工业机器人AR实训系统”的新型教学设备,听说和传统教学形式相比,具有较大的爆发力,不知道你对此有什么看法?

钱峰:实际上,早在我们学校机器人设立工业机器人专业之前,我们采购了一套工业机器人设备。但是,我们在设备使用的过程中,发现了不少不可回避的现实问题。比如,实体机器人价格昂贵,占用场地面积较大,耗费较多教学资源,而且操作实机有安全风险,无法实现多场景应用教学,难以满足人手一机,人机交互效果差,等等。以上六个难题长期以来困扰着工业机器人实践教学,要想从根本上解决绝非易事。

通过创新教学形态、融入高科技元素无疑是极佳选择。而“工业机器人AR实训系统”最大的优势恰恰在于通过AR智能眼镜成像系统,将工业机器人及工业自动化系统以虚拟影像3D显示,采用的示教器及编程平台却与实体工业机器人示教平台一模一样。系统能将机器人本体、机器人工作站以及机器人附属部件进行灵活多样、生动形象的展示。而且任何一个微小的实训操作都能被系统记录和监控下来,形成实训大数据并进行分析,每次训练都成为对教学模式和教学内容的完善。该系统使用便捷、价格低廉、生动形象、安全可靠,可以很好地解决工业机器人人才培养的六大瓶颈,可给工业机器人人才培养带来一定启发。

实际上,关于工业机器人仿真系统,我们学校也进行了一些有益尝试,自制了一个模拟的仿真机械臂,在2016年参加安徽省自制教学仪器大赛时,还获得了二等奖。我认为,RealMax研发的“工业机器人AR实训系统”和这个结合起来会更加完美。

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