林景山

(臺州職業(yè)技術(shù)學院,浙江 臺州 318000)

0 引言

工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)相對高職其他專業(yè)來說是一門較新的專業(yè),相應的教學資源還不夠完善,更適合本專業(yè)的教學模式也在不斷地探索和完善中。作為該專業(yè)的一個就業(yè)方向“系統(tǒng)集成應用”,更是如此。

1 專業(yè)企業(yè)實踐課程差異化、導師制教學的嘗試

臺州職業(yè)技術(shù)學院工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方向“系統(tǒng)集成應用”。大二開始采用差異化、導師制教學模式[1],具體共分3 個步驟展開。

1.1 政策制定、導師人選的確定、學生分班

學院領導和專業(yè)主任制定相關(guān)政策,并確定導師人選。導師需要由具備責任心,專業(yè)綜合能力、企業(yè)溝通能力強的老師來擔任。在大二下半學期,實行雙向選擇。由學校把工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的平行班分成普通班和卓越班,專業(yè)老師根據(jù)學生的學習情況,學生根據(jù)自己的興趣和意向并選擇考核進入哪一種班級。普通班目標是練好基本功,卓越班實行小班化(15 名學生)、導師制教學[2]。

1.2 導師和學生互選,項目團隊組成

卓越班在大二的下半學期編班完成,學生一起上課,大三開始由導師組織到企業(yè)實踐。一名導師帶5名學生;學生和導師可以雙向選擇。學生根據(jù)自己興趣和特長選導師,導師根據(jù)企業(yè)項目要求組織實踐團隊。一個實踐團隊成員一般由有不同專長學生組成,根據(jù)工業(yè)機器人技術(shù)系統(tǒng)集成方向的專業(yè)能力要求,應分別由偏機械結(jié)構(gòu)設計的、偏PLC 控制的、偏機器人操作編程的學生組成,在專業(yè)方面重點學習。

1.3 導師指導下的學生企業(yè)專業(yè)項目實踐

導師帶領實踐團隊成員一起到企業(yè)實踐,完成院校合作成立公司承接的跟工業(yè)機器人系統(tǒng)集成相關(guān)的機器換人、智能制造等工程項目。目前,學生由不同的導師帶到不同的企業(yè)實踐。導師和實踐團隊是項目實施的主力,在工程中遇到的問題要團隊獨立想辦法解決。在這個教學環(huán)節(jié)中,合理地選擇企業(yè)實踐項目非常重要。

2 結(jié)合專業(yè)教學合理地選擇企業(yè)實踐項目

結(jié)合工業(yè)機器人技術(shù)系統(tǒng)集成專業(yè)人才培養(yǎng)目標,本研究篩選了兩個較典型的企業(yè)機器換人項目(以一組為例)。這兩個企業(yè)項目:一個要求比較基礎,需要設計的機構(gòu)不多,控制簡單,不需要外在PLC 控制,直接利用機器人的輸入輸出I/O 點來進行現(xiàn)場信息的交互即可[3];另一個綜合性強,涉及的機構(gòu)較多,控制也較復雜,在現(xiàn)場要用到PLC 控制,PLC 要與現(xiàn)場工業(yè)機器人、數(shù)控車床、壓機、觸摸屏等電氣設備進行信息交互。

2.1 企業(yè)項目一簡介及該項目實踐教學目標

2.1.1 企業(yè)項目一簡介

該項目主要任務是對某生產(chǎn)企業(yè)的一條風機盤管浸漆生產(chǎn)線進行自動化改造。

原產(chǎn)線生產(chǎn)流程是人工傳送帶取風機盤管-放旋轉(zhuǎn)支架固定-漆筒浸漆-旋轉(zhuǎn)支架甩漆-人工取出風機盤管吹漆-人工送烘房烘干。現(xiàn)改造方案是用2 臺錢江4 軸搬運機器人替換人工操作。其中1 臺機器人用來實現(xiàn)風機盤管的浸漆上下料,另1 個機器人把浸好漆的風機盤管拿到烘房烘干?，F(xiàn)場設備擺放如圖1 所示。

圖1 風機盤管上漆項目現(xiàn)場平面圖

該項目比較簡單,不需要額外增加PLC 控制流程,只要實現(xiàn)2 臺機器人之間、機器人與旋轉(zhuǎn)支架、機器人與吹氣裝置的信息交互即可。

2.1.2 企業(yè)項目一實踐教學目標

根據(jù)工業(yè)機器人系統(tǒng)集成應用專業(yè)人才培養(yǎng)目標和本項目實踐內(nèi)容,合理設置教學目標。通過該實踐項目實現(xiàn)的教學目標有:(1)學習整體項目方案設計;(2)機械結(jié)構(gòu)設計與裝調(diào),包括機器人夾具設計與裝調(diào)、吹漆裝置設計與裝調(diào);(3)電氣設計與裝調(diào),包括電氣圖紙繪制、電氣元件選型(含傳感器)、接口設計、電氣裝調(diào)等;(4)工業(yè)機器人選型與4 軸機器人編程。根據(jù)應用選擇合適機器人,并考慮機器人之間的運動干涉等問題;(5)簡單氣路的設計與裝調(diào)。

2.2 企業(yè)項目二簡介及該項目實踐教學目標

2.2.1 企業(yè)項目二簡介

該項目是對某企業(yè)的一條電機轉(zhuǎn)子壓軸和車削生產(chǎn)流水線進行機器換人改造。

(1)原產(chǎn)線生產(chǎn)流程:工人甲負責電機轉(zhuǎn)子鑄鋁、軸的上料;工人乙負責把轉(zhuǎn)子鑄鋁、軸放到壓軸機壓合,并把壓好的轉(zhuǎn)子拿到壓齒圈機上壓一個齒圈;工人丙負責把轉(zhuǎn)子放到數(shù)控車床上進行車削加工,再把加工好的轉(zhuǎn)子放到檢測工位上。

(2)現(xiàn)改造方案:先用2 臺六軸錢江工業(yè)機器人分別取代工人乙和丙,再根據(jù)生產(chǎn)需要增加一個鑄鋁上料臺、一個軸上料臺、一個中轉(zhuǎn)臺和壓齒圈機上料機構(gòu),并對現(xiàn)場的壓軸機、壓齒圈機、數(shù)控車床根據(jù)自動化控制要求進行改造。現(xiàn)場設備擺放如圖2 所示。

圖2 轉(zhuǎn)子壓軸車削生產(chǎn)線現(xiàn)場

考慮到控制較復雜,項目采用西門子1200 PLC 作為主控(企業(yè)要求),增加觸摸屏用于現(xiàn)場監(jiān)控,PLC 與觸摸屏是通過profinet 通信。PLC 與機器人、數(shù)控車床、壓軸機、壓齒圈機都是硬線點對點I/O 信號交互。機器人夾具用雄克(企業(yè)要求)。

2.2.2 企業(yè)項目二實踐教學目標

該實踐項目比項目一復雜,在實現(xiàn)前一個項目的基礎上,通過本項目實現(xiàn)的教學目標有:(1)進一步學習制作整體項目方案;(2)實踐機械結(jié)構(gòu)設計與裝調(diào)(solidworks),包括鑄鋁上料臺、軸上料臺、中轉(zhuǎn)臺、壓齒圈機上料機構(gòu)設計與裝調(diào);(3)相對復雜電氣線路的設計與裝調(diào),包括電氣圖紙繪制,電氣元件選型(含傳感器),接口設計、電氣裝調(diào);(4)熟悉西門子1200 系列PLC 編程、觸摸屏編程和調(diào)試;(5)較復雜六軸工業(yè)機器人的編程;較復雜氣路的設計與裝調(diào)。

3 在企業(yè)實踐怎樣提升學生的專業(yè)能力

3.1 企業(yè)項目的局限性

經(jīng)過兩個企業(yè)項目的實踐,學生進一步了解了自己以后從事的行業(yè),并為自己在該行業(yè)的發(fā)展打下了基礎。

但單做企業(yè)項目,也存在不少局限性。如企業(yè)一般會考慮經(jīng)濟性,所以所實踐的兩個項目都采用非一線品牌的錢江機器人。另外,只有兩個項目不會涵蓋太多本專業(yè)較前沿的技術(shù),如工業(yè)以太網(wǎng)、視覺檢測、物聯(lián)網(wǎng)、分布式遠程I/O、MES 系統(tǒng)、云網(wǎng)絡、智能倉儲物流、虛擬仿真等涉及較少,學生難以掌握真正的技術(shù)應用實踐。

3.2 借助學校競賽設備對學生專業(yè)能力進行提升

大賽設備一般能涵蓋較全面的專業(yè)能力,并具備前沿性。在學生參與企業(yè)項目的間隙時間,導師可以利用全國職業(yè)院校技能大賽的工業(yè)機器人系統(tǒng)集成賽項的大賽設備,指導項目組學生實踐學習,幫助學生實現(xiàn)專業(yè)知識方面的提升。

大賽設備以汽車行業(yè)的輪轂為產(chǎn)品對象,以未來智能制造工廠的定位需求為參考,優(yōu)化倉庫取料、CNC 加工、打磨拋光、視覺檢測識別、分揀等生產(chǎn)工藝。

本大賽設備上能實現(xiàn)的教學目標有:(1)工業(yè)以太網(wǎng)應用;(2)MES 系統(tǒng)應用;(3)利用云網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控;(4)熟悉ABB 六軸工業(yè)機器人的編程;(5)熟悉西門子數(shù)控機床的加工操作。

4 結(jié)語

學生通過這種培養(yǎng)方式,專業(yè)能力得到了長足進步,到企業(yè)后因適應能力強、上手快,起薪也高。導師能進一步了解本行業(yè)的發(fā)展,極大地提升了自身的專業(yè)素養(yǎng)。當然,作為一種教學探索,這種項目實踐法在學校政策、導師培養(yǎng)和選擇、企業(yè)項目遴選等方面還需要進一步完善。