王國安 戴建樹 黃海波 劉曉輝 侯國清

(1.廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007； 2.廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530007； 3.廣西機(jī)電技師學(xué)院，廣西 柳州 545005)

智能制造環(huán)境下焊接自動(dòng)化人才培養(yǎng)模式探索

王國安1戴建樹2黃海波1劉曉輝3侯國清1

(1.廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007； 2.廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530007； 3.廣西機(jī)電技師學(xué)院，廣西 柳州 545005)

《中國制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃實(shí)施后，在新形勢下對焊接自動(dòng)化人才培養(yǎng)的模式提出了新的挑戰(zhàn)。探討新型的培養(yǎng)模式是政府、行業(yè)學(xué)會(協(xié)會)、專職培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、企業(yè)共同首要關(guān)注的任務(wù)，提出了一種新型的焊接自動(dòng)化人才的培養(yǎng)模式，為今后培養(yǎng)焊接自動(dòng)化人才提供了一個(gè)新的思路。

智能制造 焊接自動(dòng)化 焊接機(jī)器人 人才培養(yǎng)

0 序 言

《中國制造2025》加快了制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人得到廣泛應(yīng)用，2015年國內(nèi)市場工業(yè)機(jī)器人達(dá)68 000臺，約45%應(yīng)用于焊接領(lǐng)域。因此熟悉焊接機(jī)器人操作的人員每年至少新增1.8萬人。在快速增長的同時(shí)，促使各級政府部門為企業(yè)解決急需人才，探索新的培養(yǎng)模式，做好服務(wù)保障[1-2]。一方面自中國實(shí)行計(jì)劃生育后，到2011年中國的人口紅利已經(jīng)出現(xiàn)了負(fù)增長，導(dǎo)致企業(yè)人力資源成本逐年上升，制造業(yè)出現(xiàn)了招工難，特別是傳統(tǒng)上公認(rèn)焊接操作工種屬于“苦、臟、累”的范疇。尋求其解決思路，大力推廣焊接自動(dòng)化制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)從傳統(tǒng)的制造模式向智能制造的模式轉(zhuǎn)型，可以達(dá)到事半功倍的效果，使焊接自動(dòng)化人才隊(duì)伍快速成長是唯一的解決培養(yǎng)途徑，因而采用“走出去、請進(jìn)來”培養(yǎng)模式是政府部門正在采納的一種方式。

各級教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)是快速培養(yǎng)出企業(yè)亟需的焊接自動(dòng)化人才，但面臨著生源少、招生難等問題。 焊接屬于“苦、臟、累”的專業(yè)，只有在萬不得已的情況下學(xué)生才會填報(bào)，導(dǎo)致學(xué)校年年招生不滿，采用調(diào)劑才勉強(qiáng)辦下去，而焊接專業(yè)辦學(xué)成本高，特別是焊接自動(dòng)化專業(yè)，如購買機(jī)器人的焊接教學(xué)設(shè)備，少則幾十萬元一臺，多則上百萬元一臺。如果滿足教學(xué)任務(wù)需求投資多臺種這種類型的教學(xué)設(shè)備，至少需要幾百萬到千萬以上的投資，所面臨的困境是不投資難招生，如果投資后招不到生，導(dǎo)致投入設(shè)備閑置浪費(fèi)，進(jìn)退兩難[3-4]。

對于制造型企業(yè)，焊接工序是必不可少的。同樣面臨著招工難問題。用機(jī)器人焊接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工焊可解決這一問題，但采用機(jī)器人焊接時(shí)，在焊接程序的編寫方面又出現(xiàn)企業(yè)的焊接工程師和焊接技師認(rèn)為機(jī)器人焊接工藝的編程技術(shù)高不可攀的尷尬局面。

1 機(jī)遇誕生培訓(xùn)模式的轉(zhuǎn)型

2016年廣西壯族自治區(qū)外國專家局策劃“2017年機(jī)器人焊接工藝人員赴德國進(jìn)行短期培訓(xùn)”方案，為了辦好這次國外培訓(xùn)活動(dòng)，自治區(qū)外國專家局與廣西焊接學(xué)會進(jìn)行了深入溝通和探討后達(dá)成共識，確定了選拔出國培訓(xùn)人必須具備扎實(shí)的焊接理論功底、過硬的焊接操作技能、掌握機(jī)器人焊接工藝編程基礎(chǔ)的人員。這樣選拔出來的人員才能代表廣西焊接界的最高水平，才能“去有所學(xué)，學(xué)有所得，得有所用”，由此新型的焊接自動(dòng)化人才的培養(yǎng)選拔模式應(yīng)運(yùn)而生。

2 培訓(xùn)合作模式

2.1 政府-學(xué)會(協(xié)會)-培訓(xùn)機(jī)構(gòu)三結(jié)合培訓(xùn)模式

創(chuàng)建一種新型的焊接自動(dòng)化人才的培養(yǎng)模式，即政府采用政策性引導(dǎo)，專業(yè)學(xué)會(協(xié)會)承辦，專職培訓(xùn)機(jī)構(gòu)協(xié)辦：

(1)政府政策性引導(dǎo)。通過社會調(diào)查，了解在新形勢下企業(yè)緊缺的人才類型，為企業(yè)解決符合智能制造的短缺人才，緩解勞動(dòng)力緊張的局面，是“立足現(xiàn)代”新思路；引導(dǎo)專職培訓(xùn)機(jī)構(gòu)從傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式向新的培養(yǎng)智能制造模式轉(zhuǎn)型；引導(dǎo)培養(yǎng)智能制造方面的教師隊(duì)伍，為未來培養(yǎng)適合企業(yè)需求的人才提前轉(zhuǎn)型 。

(2)專業(yè)學(xué)會(協(xié)會)承辦。專業(yè)學(xué)會(協(xié)會)同企業(yè)合作緊密，了解企業(yè)人才需求和專職培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀，能夠找到培訓(xùn)內(nèi)容與企業(yè)需求的結(jié)合點(diǎn)，既能夠滿足企業(yè)對智能制造人才需求的培養(yǎng)，又能兼顧專制培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的教師隊(duì)伍人才儲備。

(3)專職培訓(xùn)機(jī)構(gòu)協(xié)辦。專職培訓(xùn)機(jī)構(gòu)具有能夠滿足智能制造培訓(xùn)設(shè)備的硬件資源，掌握焊接自動(dòng)化知識的師資，只是等待政府部門的諸葛亮“來草船借箭”。

2.2 理論知識-操作技能-智能化制造三結(jié)合學(xué)習(xí)模式

要培養(yǎng)出滿足智能制造亟需的焊接自動(dòng)化人才，還需要實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)向智能制造方面的知識結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。新型的焊接自動(dòng)化人才必須備有扎實(shí)的焊接理論功底、過硬的焊接操作技能、掌握機(jī)器人焊接工藝編程基礎(chǔ)：

(1)扎實(shí)的焊接理論功底。焊接設(shè)備、焊接材料、焊接方法及工藝、金屬學(xué)、焊接結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)等基礎(chǔ)知識必不可少，還需要增加人機(jī)工程學(xué)、失效分析學(xué)、焊接自動(dòng)化等知識，才能滿足智能制造環(huán)境下的焊接自動(dòng)化人才隊(duì)伍的培養(yǎng)的知識結(jié)構(gòu)。

(2)過硬的焊接操作技能。培養(yǎng)智能制造的焊接人才，不但需要懂理論，更重要的是要有過硬操作技能，才能在機(jī)器人焊接工藝程序編制時(shí)，很好的把人體的姿態(tài)轉(zhuǎn)換成機(jī)器人姿態(tài)，把原來手工操作的工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成機(jī)器人焊接的工藝參數(shù)。生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)得出一個(gè)不可爭辯的事實(shí),僅懂的機(jī)器人焊接編程，而不懂焊接工藝和焊接操作技能的人員，編出的機(jī)器人焊接工藝程序難以保證生產(chǎn)出高質(zhì)量的焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品；僅具有操作技能的一線焊工，如果不懂得機(jī)器人焊接編程知識，不掌握機(jī)器人焊接工藝程序設(shè)計(jì)，只能成為機(jī)器人焊接的輔助人員，就會導(dǎo)致“英雄無用武之地”。

(3)機(jī)器人焊接工藝編程基礎(chǔ)。焊接機(jī)器人僅僅是一個(gè)操作工具，如何讓機(jī)器人“聽話”，就需要學(xué)會它能聽懂的“語言”，當(dāng)具備扎實(shí)的焊接理論功底，又有過硬的焊接操作技能人員，同時(shí)掌握了與焊接機(jī)器人溝通交流的語言，才能做到“如虎添翼”，才是企業(yè)真正需求的焊接自動(dòng)化高技能人才。

3 新型培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐

2017年3月1～12日，在廣西壯族自治區(qū)外國專家局倡導(dǎo)下，廣西焊接學(xué)會和柳州市焊接協(xié)會聯(lián)合承辦了“機(jī)器人焊接工藝-2017年赴德國培訓(xùn)”預(yù)培訓(xùn)班，在廣西機(jī)電技師學(xué)院機(jī)械工程系開班，42名學(xué)員分別來自全區(qū)的汽車制造、工程機(jī)械等企業(yè)的一線焊接工程師、技師和來自大專院校的教師，這些學(xué)員均具有五年及以上的一線工作經(jīng)驗(yàn)，過硬的手工焊操作技能，大多數(shù)曾經(jīng)在區(qū)內(nèi)、外的焊接比賽中獲得過獎(jiǎng)勵(lì)。

3.1 培訓(xùn)課程(設(shè)計(jì)為70學(xué)時(shí))

(1)理論培訓(xùn)課程涉及以下內(nèi)容：機(jī)器人安全操作知識；機(jī)器人基礎(chǔ)知識；機(jī)器人基本操作；機(jī)器人焊接工藝；機(jī)器人厚板軟件應(yīng)用； 焊接件結(jié)構(gòu)工藝評價(jià)分析；ABB機(jī)器人焊接編程技巧；焊接結(jié)構(gòu)件失效分析。

(2)實(shí)踐操作課程設(shè)計(jì):機(jī)器人焊接離線編程學(xué)習(xí)；ABB上機(jī)操作編程學(xué)習(xí)。

3.2 機(jī)器人焊接工藝編程課程

機(jī)械人焊接工藝編程是本次預(yù)培訓(xùn)的重點(diǎn)，主要培訓(xùn)學(xué)員的下列技能：TCP原點(diǎn)校正技能；直線焊縫編程技能；圓弧焊縫編程技能；直線拐點(diǎn)轉(zhuǎn)換編程技能；工藝參數(shù)應(yīng)用技能；機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整技能；人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用技能；程序銜接協(xié)調(diào)技能。

3.3 培訓(xùn)結(jié)業(yè)結(jié)業(yè)選拔考試方案設(shè)計(jì)

3.3.1 理論考試(30分)

理論試題知識結(jié)構(gòu)分布：焊接基本理論(60%)+機(jī)器人焊接工藝(40%)。在中國勞動(dòng)社會保障出版社出版的《全國焊工技能競賽理論試題》題庫中，隨機(jī)抽取60分試題，在機(jī)器人焊接安全知識、機(jī)器人基本操作知識、機(jī)器人焊接工藝知識等方面設(shè)計(jì)了40分試題。目的是讓學(xué)員具有扎實(shí)的焊接基本理論功底和焊接自動(dòng)化基本知識相結(jié)合，能夠培養(yǎng)和選拔出復(fù)合型人才。

3.3.2 橫焊+立焊操作技能選拔考試(20分)

橫焊+立焊操作，考試試件如圖1所示，主要考核學(xué)員手工焊接的基本功，考核學(xué)員的工藝難點(diǎn)的分析能力。CO2氣體保護(hù)焊半自動(dòng)焊手工操作考試樣件設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

(1)橫焊和立焊集中在同一試件上，增加了焊接變形控制的難度。

(2)橫焊與立焊焊接時(shí)，人體姿態(tài)的轉(zhuǎn)換難度增加，便于啟發(fā)學(xué)員理解人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用和機(jī)器人焊接時(shí)姿態(tài)調(diào)整的重要性。

(3)橫焊和立焊“T”形接頭處工藝分析難度，考核學(xué)員工件組對時(shí)定位焊的位置、焊接順序、焊接方向等工藝設(shè)計(jì)的基本功。

圖1 橫焊+立焊CO2半自動(dòng)焊考試試件

3.3.3 機(jī)器人焊接工藝編程及焊接考試(50分)

機(jī)械人焊接工藝編程考試試件如圖2所示，主要考核學(xué)員機(jī)器人焊接工藝編程技巧：①工件組對時(shí)的定位點(diǎn)布置，定位焊長度等對工件的焊接質(zhì)量的影響；②合理的布置焊縫的起弧點(diǎn)、收弧點(diǎn)；③直線焊縫編程能力；④圓弧焊縫編程能力；⑤直線與直線拐點(diǎn)編程技巧；⑥直線與圓弧拐點(diǎn)編程技巧；⑦焊腳尺寸變化時(shí)焊接參數(shù)調(diào)整的編程巧。

圖2 機(jī)器人編程考試試件

4 新型培訓(xùn)模式選拔、選拔模式效果驗(yàn)證

4.1 培訓(xùn)前學(xué)員水平

不論是來自企業(yè)還是來自大專院校的學(xué)員，都具備扎實(shí)的焊接基本理論的功底，但是大多數(shù)對機(jī)器人焊接自動(dòng)化方面的知識需要更新；CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊手工操作技能比較過硬，但是對機(jī)器人焊接工藝的理解和掌握不夠深入。42名學(xué)員有60%的人在此之前沒有接觸過機(jī)器人焊接編程。

4.2 培訓(xùn)后學(xué)員水平

學(xué)員通過培訓(xùn)，對智能制造環(huán)境下焊接自動(dòng)化技術(shù)在企業(yè)和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)應(yīng)用的重要性有了深刻的理解，焊接自動(dòng)化的理論水平提高了，對機(jī)器人焊接工藝編程的技能提升了；全部學(xué)員都能能夠獨(dú)立完成機(jī)器人焊接編程。

4.3 培訓(xùn)后學(xué)員在企業(yè)中發(fā)揮的作用

來自某汽車企業(yè)的學(xué)員，回到企業(yè)后馬上主動(dòng)擔(dān)任起機(jī)器人焊接工藝編程培訓(xùn)任務(wù)，辦起了一個(gè)培訓(xùn)班；來自于某工程機(jī)械企業(yè)的配套企業(yè)的學(xué)員，通過對原來的機(jī)器人焊接工藝程序進(jìn)行了優(yōu)化，長期存在的焊接質(zhì)量問題很快就被解決。

4.4 培訓(xùn)選拔成果

通過預(yù)培訓(xùn)后，選拔出了16名備有扎實(shí)的焊接理論功底、過硬的焊接操作技能、機(jī)器人焊接工藝編程能力較好的學(xué)員，將參加今年6～7月份赴德國進(jìn)行21天“機(jī)器人焊接工藝”培訓(xùn)，德國專職培訓(xùn)機(jī)構(gòu)聽到用這種新型的焊接自動(dòng)化人才的培訓(xùn)與選拔模式評價(jià)非常高，同時(shí)也感覺到了責(zé)任重大。

5 結(jié) 論

廣西焊接學(xué)會抓住了自治區(qū)外國專家局組織赴德國“機(jī)器人焊接工藝培訓(xùn)”的契機(jī)，嘗試了智能制造環(huán)境性下亟需解決的焊接自動(dòng)化人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)型探索，走出一條“政府-學(xué)會(協(xié)會)-培訓(xùn)機(jī)構(gòu)三結(jié)合培訓(xùn)模式，理論知識-操作技能-智能化制造三結(jié)合學(xué)習(xí)模式”新路，雖然還有許多問題需要摸索，但已經(jīng)基本上達(dá)到了“政府委托放心，學(xué)員學(xué)習(xí)用心，企業(yè)對培訓(xùn)結(jié)果舒心”的“三滿意”階段性的成果。

[1] 魏同峰. 焊接技術(shù)及自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)研究與實(shí)踐[J]. 船舶職業(yè)教育. 2014，2(4): 13-14.

[2] 金 瑩，董亞蘭. 關(guān)于高職焊接專業(yè)人才培養(yǎng)模式的思考[J]. 價(jià)值工程，2011(13): 245-246.

[3] 石南輝. 中職教育焊接技術(shù)專業(yè)骨干教師培訓(xùn)的思考[J]. 現(xiàn)代焊接，2014(6): 64-65.

[4] 張貴峰. 探索焊接科技培養(yǎng)焊接人才——西安交通大學(xué)焊接專業(yè)[J]. 現(xiàn)代焊接，2013(3):3-4.

2016-06-21

TG409

王國安，1957年出生，碩士。主要從事工程機(jī)械制造技術(shù)研究與應(yīng)用工作，已發(fā)表論文20余篇。