李靜

課題：本文系2016年廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（重點(diǎn)）“《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修》課程開(kāi)發(fā)與建設(shè)”的階段性成果。

《中國(guó)制造2025》指出“制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng)，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。”《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》明確提出：“以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，推進(jìn)教育教學(xué)改革。”

現(xiàn)階段，職業(yè)教育擔(dān)負(fù)著為我國(guó)制造業(yè)發(fā)展提供人力支撐的重要責(zé)任，急需輸送合格的“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修”應(yīng)用型人才，開(kāi)發(fā)中職《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修》課程具有重大的實(shí)際價(jià)值。

一、機(jī)器人及工業(yè)機(jī)器人的定義

機(jī)器人（Robota）一詞最早出現(xiàn)于1920年捷克作家Karel Capek的劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》中，意為“苦力”“勞役”，是一種人造勞動(dòng)者。真正的工業(yè)機(jī)器人始于20世紀(jì)40年代的美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室搬運(yùn)核原料的遙控機(jī)械操作手。1954年美國(guó)人George.C.Devol設(shè)計(jì)、制作了可編程序的關(guān)節(jié)型搬運(yùn)裝置，并獲得專(zhuān)利。

1984年ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）對(duì)機(jī)器人的定義為：機(jī)器人是一種可反復(fù)編程和多功能的用來(lái)搬運(yùn)材料，零件、工具的操作機(jī)或?yàn)榱藞?zhí)行不同任務(wù)而具有可改變和可編程的動(dòng)作的專(zhuān)門(mén)系統(tǒng)。

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12643-90將工業(yè)機(jī)器人定義為：是一種能自動(dòng)定位控制，可重復(fù)編程的、多自由度的操作機(jī)。能搬運(yùn)材料、零件或操持工具，用以完成各種作業(yè)。

二、工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)、行業(yè)應(yīng)用的調(diào)查及分析

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)，正如ABB董事長(zhǎng)兼總裁顧純?cè)f(shuō)：“工業(yè)機(jī)器人以現(xiàn)實(shí)本土化的需求為導(dǎo)向”，即將相關(guān)技術(shù)從碎片化的狀態(tài)融合到中國(guó)制造的具體行業(yè)或工藝上。

中職《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修》課程開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵，是通過(guò)調(diào)查工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)、行業(yè)對(duì)人才的需求情況，找到“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修”崗位職業(yè)能力體系，確定“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修”人才培養(yǎng)方向。為此，項(xiàng)目組成員深入廣西柳州、廣東、深圳等城市運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人的企業(yè)，實(shí)地參觀及發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，然后對(duì)問(wèn)卷結(jié)果進(jìn)行細(xì)致分析處理，得出結(jié)論。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看到，工業(yè)機(jī)器人最多應(yīng)用于搬運(yùn)，占總數(shù)的38%，其次是焊接，占總數(shù)的29%，第三是裝配，占總數(shù)的10%，第四是噴涂，占總數(shù)的4%。

通過(guò)分析和比對(duì)，我們發(fā)現(xiàn)：占工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用總數(shù)98%的搬運(yùn)、焊接、裝配和噴涂工作都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即對(duì)工作點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。工業(yè)機(jī)器人在做搬運(yùn)、焊接、裝配和噴涂等工作時(shí)，其工作任務(wù)經(jīng)常發(fā)生一定的改變。

比如，同樣是搬運(yùn)工作，但是被搬運(yùn)的物件、搬運(yùn)物件的起始位置、搬運(yùn)物件擺放的終點(diǎn)位置等都有可能根據(jù)不同的要求而發(fā)生改變。實(shí)現(xiàn)這個(gè)改變，企業(yè)沒(méi)有必要重新編寫(xiě)全部程序，更不需要另外再買(mǎi)一個(gè)工業(yè)機(jī)器人，只需要調(diào)出工業(yè)機(jī)器人原有程序，在原程序中找到相應(yīng)定位點(diǎn)的位置指令，將這個(gè)指令按照新的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行變更即可。只要程序正確，工業(yè)機(jī)器人就能夠按照變更后的程序從事新的工作。

此外，項(xiàng)目組還發(fā)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的另外一種情況，就是企業(yè)根據(jù)自身生產(chǎn)需要，進(jìn)行簡(jiǎn)單工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)。比如一些要求不高的裝配工作，用步進(jìn)電機(jī)、私服電機(jī)，結(jié)合一個(gè)芯片所做的工業(yè)機(jī)器人就可以完成生產(chǎn)要求。企業(yè)自主研發(fā)的工業(yè)機(jī)器人不僅能快速投入生產(chǎn)，而且還能有效降低成本。這對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是很好的選擇。

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，最近三年——2015年、2016年、2017年，國(guó)內(nèi)人均GDP分別約為7131美元、8123.26美元、8582.94美元。依據(jù)涂爾干社會(huì)論和經(jīng)濟(jì)學(xué)中人力資本理論，人均GDP在6000～11000美元，處于工業(yè)化后期，對(duì)人才的需求由勞動(dòng)密集型向集約型、智能型轉(zhuǎn)變，對(duì)技術(shù)技能水平要求較高的工作越來(lái)越多。

開(kāi)發(fā)中職《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修》課程，要有利于我國(guó)職業(yè)教育質(zhì)量的提升，其定位需要與我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)，同時(shí)具備一定的先進(jìn)性。

三、中職工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修課程開(kāi)發(fā)方向

中等職業(yè)教育主要培養(yǎng)技能型人才。他們?cè)谏a(chǎn)、服務(wù)和建設(shè)一線，一部分在組織管理生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)等實(shí)踐活動(dòng)中從事現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工作，另一部分從事產(chǎn)品的制造、復(fù)雜設(shè)備的操作、生產(chǎn)工具、機(jī)器、設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)等。完成這些工作，他們需要接受系統(tǒng)科學(xué)的訓(xùn)練及掌握一定的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和文化知識(shí)，并有一定的人文素養(yǎng)。

1.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修課程開(kāi)發(fā)內(nèi)容

中職教育有別于高等教育，主要強(qiáng)調(diào)技能的熟練程度，而技術(shù)的難度低于高職。此外，工業(yè)機(jī)器人并不是一項(xiàng)全新的技術(shù)，與學(xué)校原有的專(zhuān)業(yè)及設(shè)備存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，需要兼顧學(xué)校現(xiàn)有設(shè)備。因此工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修課程開(kāi)發(fā)內(nèi)容的內(nèi)容分為兩個(gè)部分。

（1）開(kāi)發(fā)新內(nèi)容。根據(jù)上述對(duì)工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)、行業(yè)應(yīng)用的調(diào)查及分析情況，項(xiàng)目組將中職工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修課程開(kāi)發(fā)新內(nèi)容確定為兩個(gè)方面。

一是對(duì)現(xiàn)成工業(yè)機(jī)器人的教學(xué)內(nèi)容開(kāi)發(fā)。具體為選擇目前應(yīng)用最廣、性能最好，最具有代表性的工業(yè)機(jī)器人（比如華數(shù)工業(yè)機(jī)器人和ABB工業(yè)機(jī)器人）進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人拆裝技能訓(xùn)練開(kāi)發(fā)；解讀工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用程序，可以選擇一些典型的應(yīng)用實(shí)例，比如工業(yè)機(jī)器人碼垛、工業(yè)機(jī)器人彈鋼琴等，重點(diǎn)放在識(shí)讀它的程序，訓(xùn)練學(xué)生根據(jù)定位點(diǎn)不同快速改變?cè)绦虻哪芰Α?/p>

二是研發(fā)簡(jiǎn)單的工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)容開(kāi)發(fā)，具體為學(xué)校配備步進(jìn)電機(jī)、私服電機(jī)及相應(yīng)芯片，教師設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的工作任務(wù)，學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求，將三者適當(dāng)連接并編寫(xiě)一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，進(jìn)行研發(fā)式教學(xué)。

（2）兼顧學(xué)?，F(xiàn)有的設(shè)備。引入控制中心，對(duì)現(xiàn)有電氣設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí)。學(xué)?，F(xiàn)有一個(gè)PLC實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)置18臺(tái)三菱MELSEC FX3u-48M；一個(gè)光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)置5套光機(jī)電一體化設(shè)備。

從兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備中選出部分設(shè)備，讓每臺(tái)設(shè)備能獨(dú)立運(yùn)作并完成某個(gè)特定功能。比如一臺(tái)能進(jìn)行液體混合、另一臺(tái)能進(jìn)行遠(yuǎn)程恒壓供水，某生產(chǎn)線能進(jìn)行物料分揀，某路口能進(jìn)行紅、綠燈時(shí)間控制等。所有的設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行，單獨(dú)控制與操作，沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)。

現(xiàn)在將選出的設(shè)備的PLC輸入輸出端口與電氣設(shè)備集成系統(tǒng)的監(jiān)控中心連接，將各部分的動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控，每一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)即時(shí)呈現(xiàn)在控制中心的顯示屏幕上。顯示運(yùn)行狀態(tài)的觸摸屏組態(tài)程序，需要根據(jù)所監(jiān)測(cè)的PLC型號(hào)及其通訊方式進(jìn)行同步編寫(xiě)。

2.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修課程開(kāi)發(fā)方法

我國(guó)中等職業(yè)教育發(fā)展迅猛，CBE/ACUM課程開(kāi)發(fā)模式的應(yīng)用卻相對(duì)穩(wěn)定，自20世紀(jì)90年代引入我國(guó)以來(lái)，一直是公認(rèn)的具有代表性的中職課程開(kāi)發(fā)模式。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修課程開(kāi)發(fā)仍然使用CBE/DACUM課程模式。

CBE/DACUM課程模式主要有三個(gè)步驟：第一步是找準(zhǔn)典型工作任務(wù)，第二步是確定學(xué)習(xí)領(lǐng)域，第三步是構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容和體系。其中找準(zhǔn)典型工作任務(wù)是課程開(kāi)發(fā)的起始點(diǎn)和立足點(diǎn)，尤為重要。

典型工作任務(wù)來(lái)源于真實(shí)工作過(guò)程，卻不是真實(shí)工作過(guò)程。將真實(shí)的工作過(guò)程的各個(gè)離散的工作環(huán)節(jié)和工作任務(wù)進(jìn)行歸納和概括，使之間形成一定的邏輯關(guān)系，突出其主要工作環(huán)節(jié)和典型特征才能成為典型工作過(guò)程。即“典型工作過(guò)程是按照職業(yè)規(guī)范、生產(chǎn)工藝和職業(yè)資格要求等歸納的必要的和能突出工作流程典型特征的工作過(guò)程?！?/p>

不僅如此，工作過(guò)程還是主體的心理機(jī)制指導(dǎo)下通過(guò)動(dòng)覺(jué)系統(tǒng)對(duì)客體進(jìn)行改造和加工的系列化活動(dòng)。與典型工作過(guò)程和工作主體心理機(jī)制相對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)才是典型工作任務(wù)。

項(xiàng)目組將深入生產(chǎn)一線，收集各個(gè)具體的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用和維修的工作任務(wù)，整理出每一個(gè)工作任務(wù)主體的工作過(guò)程，挖掘工作過(guò)程中存在的外顯的、可觀察到的、具體的行為程序，及內(nèi)隱的、不易觀察到的、抽象的心理機(jī)制的參與。

比如，機(jī)械手原來(lái)加工的材料是金屬材料，現(xiàn)在加工的材料是塑料材料，需要對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)任務(wù)顯現(xiàn)的工作是識(shí)別兩種探測(cè)器并進(jìn)行更換和調(diào)試至調(diào)試成功；隱性的工作是是否主動(dòng)、迅速做出反應(yīng)，能否組織團(tuán)隊(duì)或協(xié)助團(tuán)隊(duì)，大家共同完成整個(gè)調(diào)整工作，調(diào)整成功之后能否對(duì)工作的效果進(jìn)行檢測(cè)及客觀的評(píng)價(jià)，以指導(dǎo)和改進(jìn)今后的工作等。

開(kāi)發(fā)的課程將以學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)能力形成規(guī)律為輔助線索，按由易到難、由簡(jiǎn)到繁的順序編排。在教學(xué)過(guò)程中，教師逐漸減少參與的工作量、逐漸提升參與的層次，從而在較為容易的學(xué)習(xí)情境中逐漸培養(yǎng)學(xué)習(xí)者良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、行動(dòng)規(guī)則、職業(yè)規(guī)范、思維方法和解決問(wèn)題策略等，從而形成中職層次職業(yè)教育的專(zhuān)業(yè)課程。

四、小結(jié)

眾所周知，職業(yè)教育是培養(yǎng)應(yīng)用型人才和提高職業(yè)技能的關(guān)鍵手段，新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)促使職業(yè)教育的課程開(kāi)發(fā)向前發(fā)展。項(xiàng)目組以國(guó)內(nèi)外最新課程開(kāi)發(fā)方式為依據(jù)，結(jié)合工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)、行業(yè)的應(yīng)用，找到人才需求的關(guān)鍵點(diǎn)，科學(xué)、有效地確定了中職工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維修課程開(kāi)發(fā)方向。