靳孝峰 司國斌

（焦作大學(xué)機電工程學(xué)院，河南 焦作454003）

現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展中，科技在工業(yè)生產(chǎn)中的影響逐漸深刻。 就工業(yè)機器人而言，作為“中國制造2025”的主要技術(shù)，其在先進制造業(yè)中的應(yīng)用不可或缺。 近年來，數(shù)字化與開源技術(shù)的應(yīng)用，使得工業(yè)機器人獲得了迅速發(fā)展，這對于培養(yǎng)機器人專業(yè)的人才提出了較高要求。 新經(jīng)濟形態(tài)下，進行數(shù)字化與開源技術(shù)下的機器人工程人才培養(yǎng)已成為我國機器人產(chǎn)業(yè)乃至高端制造業(yè)發(fā)展的必然要求，本文就此展開分析。

1.數(shù)字化與開源技術(shù)的基本內(nèi)涵

數(shù)字化與開源技術(shù)是當(dāng)前機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本特征，同時，也是其主要的技術(shù)應(yīng)用所在。實踐過程中，數(shù)字化與開源技術(shù)的應(yīng)用包含以下具體內(nèi)容。

1.1 數(shù)字化

數(shù)字化是信息時代的基本特征。 其以復(fù)雜多變的信息為基礎(chǔ)，在離散序列的應(yīng)用下，使得其轉(zhuǎn)化為可以進行度量測算的數(shù)字和數(shù)據(jù)，并且在數(shù)字化模型建立的基礎(chǔ)上，將其進行二進制代碼轉(zhuǎn)換，然后將其輸入到計算機系統(tǒng)進行統(tǒng)一處理時，數(shù)字化的應(yīng)用過程得以實現(xiàn)。 實踐過程中，采樣定理是數(shù)字化應(yīng)用的基本前提。

1.2 開源技術(shù)

開源技術(shù)又稱為開放源代碼技術(shù)，是實現(xiàn)代碼軟件散布的一種基本形式。 一般情況下，普通的軟件僅能進行編譯過后的二進制執(zhí)行，而程序的原始碼由作者或著作權(quán)所有者擁有。 現(xiàn)代化發(fā)展條件下，部分軟件的作者會在設(shè)定公開原始碼的條件限制的基礎(chǔ)上，將其原始碼進行部分或整體公開，此即為開放源代碼技術(shù)[1]。 就IT 行業(yè)而言，開源技術(shù)的應(yīng)用使得行業(yè)整體的信息通訊技術(shù)發(fā)生了重大改革，推動了IT 行業(yè)開放創(chuàng)新、共同創(chuàng)新以及人本創(chuàng)新的全面發(fā)展。

2. 數(shù)字化與開源技術(shù)下機器人工程人才培養(yǎng)的必要性

傳統(tǒng)工業(yè)建設(shè)模式下，中國制造是世界認(rèn)知度最高的標(biāo)簽之一。 在其影響下，我國的工業(yè)生產(chǎn)具有最終改變高消耗、高污染、廉價出口的局面的基本特征。 而在《中國制造2025》體系下，中國制造“新版圖”的建設(shè)要求工業(yè)產(chǎn)業(yè)進行專長突破，避免重復(fù)建設(shè)。 基于此，以工業(yè)機器人為支撐的先進制造業(yè)迅速發(fā)展。 當(dāng)前環(huán)境下，我國工業(yè)機器人的需求量十分巨大，僅2015 年，市場工業(yè)機器人的需求量就已經(jīng)達到了64200臺，占到全球應(yīng)用總量的30%。 同時，與機器相關(guān)的企業(yè)持續(xù)增長，2018 年6 月， 全國機器人相關(guān)企業(yè)就已經(jīng)達到了7544 家[2]。

較大規(guī)模的工業(yè)機器人應(yīng)用對機器人工程人才的培養(yǎng)建設(shè)提出較高要求。 尤其在數(shù)字化與開源技術(shù)的支撐下，機器人研發(fā)應(yīng)用基礎(chǔ)資源的開放程度不斷提升， 這就使得在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，必須注重人才的培養(yǎng)與應(yīng)用，唯有如此，才能實現(xiàn)工業(yè)機器人的開放創(chuàng)新、共同創(chuàng)新和人本創(chuàng)新。 然而實踐過程中，我國機器人工程的人才培養(yǎng)存在較多問題，具體表現(xiàn)如下：其一，人才培養(yǎng)總量不足，且結(jié)構(gòu)性矛盾凸顯。 就AI 人才結(jié)構(gòu)而言，我國工程機器人領(lǐng)域AI 人才中的領(lǐng)英人才、專家和總?cè)瞬艛?shù)與國外存在明顯差距，具體人才分布如表1 所示；其二，業(yè)務(wù)熟練的專門人才相對比較缺失。 具體而言，在《中國制造2025》要求下，我國產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級比較頻繁，工業(yè)機器人在生產(chǎn)中的使用規(guī)模不斷擴大。 然而，技術(shù)工作人員的缺失使得其整體應(yīng)用過程受到阻礙，企業(yè)的機器人在安裝、編程、維護等方面出現(xiàn)嚴(yán)重問題，阻礙了其工業(yè)應(yīng)用水平的提升；其三，機器人技術(shù)與區(qū)域經(jīng)濟的對接尚未充分完成。 工業(yè)機器人研發(fā)應(yīng)用的目的在于生產(chǎn)條件的改善和生產(chǎn)水平的提升。 然而在實踐過程中，機器人工程的人才培養(yǎng)側(cè)重于理論研究，而對于整體應(yīng)用水平的培養(yǎng)較為淡漠，因此造成了培養(yǎng)人員實際操作能力不強，機器人技術(shù)難以充分應(yīng)用于區(qū)域工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展的狀況[3]?；诖耍M行數(shù)字化與開源技術(shù)下的實用型機器人工程人才培養(yǎng)勢在必行。

表1 全球各個AI 人才分布排行

3. 數(shù)字化與開源技術(shù)下機器人工程人才培養(yǎng)的路徑分析

3.1 進行人才崗位分析，明確人才培養(yǎng)目標(biāo)

不同的工作崗位對于人才的技能要求存在差異性。 譬如，對于機器人操作人員而言，其必須詳細(xì)掌握各個環(huán)節(jié)的實際操作技能， 而對于機器人應(yīng)用開發(fā)崗位而言， 其掌握的技能就包含了自動化生產(chǎn)線設(shè)計與應(yīng)用、工作站裝調(diào)、工作站設(shè)計與改造等內(nèi)容。只有確保這些技能的合理掌握，才能確保人才與崗位的實際匹配[4]。 因此，在具體的人才培養(yǎng)過程中， 專業(yè)建設(shè)人員就必須注重人才培養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)置。

當(dāng)前環(huán)境下，實用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)是我國機器人工程人才培養(yǎng)的根本目標(biāo)。 具體而言，在培養(yǎng)實踐中，機器人工程專業(yè)應(yīng)以機器人為主要對象，進行相關(guān)工具系統(tǒng)、軟件和算法的設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用工程師的培養(yǎng)， 并且在人才要求上，確保其具備較強的基礎(chǔ)知識、數(shù)字控制技術(shù)和信息技術(shù)知識， 從而能夠全面保證機器人的設(shè)計、分析、開發(fā)和應(yīng)用，實現(xiàn)我國工業(yè)機器人應(yīng)用水平的不斷提升。

3.2 強化核心課程建設(shè)，實現(xiàn)專業(yè)技能保證

傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式下， 機器人工程專業(yè)的課程設(shè)置存在模糊性。一方面，其設(shè)置的內(nèi)容范圍較為廣闊，且概念性、理論性的學(xué)習(xí)較為集中，這對學(xué)生的學(xué)習(xí)實踐造成較大阻礙， 學(xué)生難以實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)、核心技能的有效掌握；另一方面，在核心課程設(shè)置上，其整體的特色化、階段化不全，人才培養(yǎng)體系的建設(shè)較為混亂， 機器人人才的專業(yè)能力難以得到循序漸進的提升。 數(shù)字化開源技術(shù)應(yīng)用下， 機器人工程專業(yè)的人才培養(yǎng)就必須強化核心課程的規(guī)范建設(shè)，在確保核心課程特色化、階段化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)學(xué)生專業(yè)技能的有效掌握。具體而言， 機器人系統(tǒng)以及智能技術(shù)是其應(yīng)用的核心所在[5]， 課程設(shè)置人員應(yīng)注重其三個學(xué)習(xí)過程的具體設(shè)置：其一，以機器人體系模塊學(xué)校為中心的基礎(chǔ)概念學(xué)習(xí)；其二，以機器人技術(shù)應(yīng)用為中心的進階課程學(xué)校；其三，以機器人系統(tǒng)開發(fā)為中心的系統(tǒng)課程規(guī)劃。唯有如此，才能確保核心課程設(shè)置的合理化，實現(xiàn)機器人工程人才的高效培養(yǎng)。

3.3 改革教學(xué)組織方式，實現(xiàn)現(xiàn)代產(chǎn)學(xué)結(jié)合

與其他專業(yè)相比，機器人工程專業(yè)的學(xué)習(xí)理論性極強，且抽象性較高。 因此，在教學(xué)實踐過程中，現(xiàn)代教師必須注重人性化教學(xué)，在轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)的基礎(chǔ)上， 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，進而確保產(chǎn)學(xué)結(jié)合的有效落實[6-7]。 具體而言，在充分保證現(xiàn)場教學(xué)、實驗室教學(xué)、實物教學(xué)、多媒體教學(xué)、 視頻教學(xué)及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等教學(xué)手段的基礎(chǔ)上，機器人工程專業(yè)的教學(xué)開展還應(yīng)注重分層次、螺旋式教學(xué)實踐結(jié)構(gòu)的具體應(yīng)用。 要求學(xué)生在低年級掌握基本的機器人概念，而在高年級轉(zhuǎn)變過程中能夠充分利用試驗室、機器人生產(chǎn)企業(yè)、應(yīng)用企業(yè)以及設(shè)計大賽進行具體實踐，確?，F(xiàn)代化人才培養(yǎng)模式的充分完善。現(xiàn)代化機器人工程人才培養(yǎng)實驗室如圖1 所示。

圖1 現(xiàn)代化機器人工程人才培養(yǎng)實驗室

3.4 注重數(shù)字技術(shù)應(yīng)用，普及開源技術(shù)實踐

數(shù)字化與開源技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)機器人研發(fā)應(yīng)用的重要支撐[8-9]。 作為基本的行業(yè)建設(shè)內(nèi)容，在機器人工程人才培養(yǎng)過程中，人才培養(yǎng)管理人員就必須注重這兩種技術(shù)在教學(xué)實踐中的具體應(yīng)用。 在保證學(xué)生能夠進行復(fù)雜信息數(shù)字轉(zhuǎn)化和處理的基礎(chǔ)上， 進行現(xiàn)代化程序代碼的分析、研究和開發(fā)，進而確保自主創(chuàng)新、開放創(chuàng)新、共同創(chuàng)新以及人本創(chuàng)新的全面實現(xiàn)。 譬如，以單軸伺服驅(qū)動控制而言，機器人工程專業(yè)在人才培養(yǎng)過程中，可通過數(shù)字化技術(shù)進行多段式曲線規(guī)劃速度調(diào)節(jié)示意圖的繪制，并在分析其具體特征的基礎(chǔ)上實現(xiàn)其相關(guān)原理的掌握，從而為程序代碼研發(fā)提供保證。

4.結(jié)論

新經(jīng)濟形態(tài)下，數(shù)字化與開源技術(shù)在工業(yè)機器人中的應(yīng)用不斷普及，這對機器人工程專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了較高要求。 對于整體行業(yè)建設(shè)而言， 機器人工程專業(yè)只有充分認(rèn)識到專業(yè)性、實用型人才培養(yǎng)的必要性，在分析我國機器人工程人才培養(yǎng)問題的基礎(chǔ)上，確立高效化、現(xiàn)代化人才培養(yǎng)模式，才能有效提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，進而推動我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。