鄧三鵬，韓 浩，張香玲，祁宇明

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)器人及智能裝備研究所，天津300222；2.天津博諾智創(chuàng)機(jī)器人技術(shù)有限公司，天津300353）

0 引言

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，全球范圍內(nèi)創(chuàng)新資源快速流動(dòng)，產(chǎn)業(yè)格局深度調(diào)整，世界各國(guó)紛紛將發(fā)展制造業(yè)作為搶占未來競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略，把人才作為實(shí)施制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐，加大人力資本投資，改革創(chuàng)新教育與培訓(xùn)體系。我國(guó)制造業(yè)迎來了“由大變強(qiáng)”的難得機(jī)遇，制造業(yè)發(fā)展面臨著資源環(huán)境約束不斷強(qiáng)化、人口紅利逐漸消失等多重因素的影響，人才是第一資源的重要性更加凸顯?！吨袊?guó)制造2025》第一次從國(guó)家戰(zhàn)略層面描繪建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的宏偉藍(lán)圖，并把人才作為建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的根本，對(duì)人才發(fā)展提出了新的更高要求。本文探討了全球制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，智能制造相關(guān)專業(yè)的發(fā)展，結(jié)合天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)器人工程、智能制造工程專業(yè)建設(shè)的實(shí)踐，探討了智能制造應(yīng)用型人才培養(yǎng)的思考。

1 制造業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1.1 全球面臨制造模式變革

如圖1所示，全球制造業(yè)面臨著勞動(dòng)力短缺、產(chǎn)能過剩等問題，發(fā)達(dá)國(guó)家都在研究、謀劃、部署，對(duì)高端制造業(yè)布局，以打造國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)，搶占新一輪發(fā)展制高點(diǎn)。

圖1 全球面臨制造模式變革

（1）美國(guó)的“制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”戰(zhàn)略

國(guó)際金融危機(jī)爆發(fā)之后，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬呼吁要“重新回歸制造業(yè)”，通過快速發(fā)展人工智能、機(jī)器人和數(shù)字制造技術(shù)，重構(gòu)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局，實(shí)現(xiàn)制造模式變革。2012年啟動(dòng)美國(guó)國(guó)家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)（NNMI）戰(zhàn)略計(jì)劃，并于2013年發(fā)布機(jī)器人發(fā)展路線圖，機(jī)器人被列為美國(guó)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)變革、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心技術(shù)。

（2）歐盟的“新工業(yè)革命”戰(zhàn)略

2012年，歐盟委員會(huì)提出“新工業(yè)革命”理念，強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)改革，更有效和可持續(xù)地利用資源，同時(shí)大力推進(jìn)新的生產(chǎn)方式，包括機(jī)器人、數(shù)字技術(shù)等新興產(chǎn)業(yè)。2013年，德國(guó)提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠，在商業(yè)流程及價(jià)值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。

（3）日本的“產(chǎn)業(yè)復(fù)興”計(jì)劃

2013年，日本推出的《日本復(fù)興戰(zhàn)略》提出了“日本產(chǎn)業(yè)復(fù)興計(jì)劃”、“戰(zhàn)略市場(chǎng)創(chuàng)造計(jì)劃”以及“國(guó)際拓展戰(zhàn)略”，強(qiáng)調(diào)了制度改革和科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新在日本經(jīng)濟(jì)再生中的關(guān)鍵作用，重申了要強(qiáng)化日本綜合科學(xué)技術(shù)會(huì)議作為科技創(chuàng)新總司令部的職能，推出了推動(dòng)跨部門的戰(zhàn)略性創(chuàng)新項(xiàng)目等重要措施，將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為“新產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”中7大重點(diǎn)扶持的產(chǎn)業(yè)之一，把機(jī)器人作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)戰(zhàn)略的重要支柱。

（4）韓國(guó)的“智能機(jī)器人基本計(jì)劃”

2009年，韓國(guó)制定了“智能機(jī)器人基本計(jì)劃”，并于2012年10月發(fā)布了“機(jī)器人未來戰(zhàn)略展望2022”，指明了機(jī)器人未來的發(fā)展方向。

（5）中國(guó)的“中國(guó)制造2025”規(guī)劃

2015年5月，國(guó)務(wù)院公布了《中國(guó)制造2025》規(guī)劃，是中國(guó)政府實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)，規(guī)劃提出，堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，堅(jiān)持“市場(chǎng)主導(dǎo)、政府引導(dǎo)，立足當(dāng)前、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破，自主發(fā)展、開放合作”的基本原則，通過“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年邁入制造強(qiáng)國(guó)行列：第二步，到2035年中國(guó)制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國(guó)陣營(yíng)中等水平；第三步，到新中國(guó)成立一百年時(shí)，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國(guó)前列。其具體內(nèi)涵如圖2所示。

圖2 中國(guó)制造2025的具體內(nèi)涵

1.2 世界制造中心的演變

伴隨世界制造業(yè)的發(fā)展，在不同的階段形成了四大世界級(jí)制造中心，如圖3所示。目前，中國(guó)已經(jīng)成為全球第二大經(jīng)濟(jì)體，極可能成為第五個(gè)世界制造中心。

圖3 在不同的階段形成了四大世界級(jí)制造中心

1.3 中國(guó)制造模式及其困境

改革開放40多年來，科技進(jìn)步在制造領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，“人口紅利”與“政策紅利”相輔相成，顯著提高了“中國(guó)制造”產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

第六次人口普查顯示：老齡化人口占整個(gè)人口比重為8.9%，人口在2015年處于劉易斯拐點(diǎn)，到2050年時(shí)老齡人口將占到30%（這是絕對(duì)的人工荒）；中國(guó)勞動(dòng)力成本持續(xù)增長(zhǎng)，人口紅利消失（已成為亞洲新興國(guó)家中人力成本最高的國(guó)家），中國(guó)勞動(dòng)力出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性短缺，老齡化少子化嚴(yán)重，人海戰(zhàn)術(shù)難以為繼，60歲達(dá) 2.12億/占到 15.5%、65歲達(dá) 1.38億/10.1%，勞動(dòng)力每年減少500萬左右；90后的勞動(dòng)觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變，將迫使低端制造業(yè)離開中國(guó)流向更低勞動(dòng)力成本國(guó)家。圖4所示為聯(lián)合國(guó)秘書處2010年公布的1980～2050年，世界總?cè)丝诤蛣趧?dòng)力的情況及預(yù)測(cè)。

中國(guó)有很多制造企業(yè)尚處于產(chǎn)業(yè)鏈中低附加值的階段。例如富士康公司給蘋果代工生產(chǎn)iphone，如圖5所示，其所分到的利潤(rùn)不足2%。

圖52010 年iphone產(chǎn)品的利潤(rùn)分配格局

中國(guó)制造模式面臨著三大困境：①勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)性短缺，人口紅利到期，勞動(dòng)力效率低，僅為美國(guó)的1/10；②高成本、低附加值；③單位GDP耗能高：8倍于日本、4倍于美國(guó)、2倍于韓國(guó)，資源環(huán)境無以為繼。中國(guó)制造模式難以持續(xù)，急需轉(zhuǎn)型。

1.4 全球制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)器人改變了生產(chǎn)方式，帶來了制造業(yè)模式的變革。新一輪工業(yè)革命呼喚著機(jī)器人發(fā)展，勞動(dòng)力成本不斷上升加速機(jī)器人需求，新技術(shù)進(jìn)步提升機(jī)器人性能，客戶化定制依賴于機(jī)器人制造。

全球制造業(yè)發(fā)展三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

生產(chǎn)方式：數(shù)字化制造；

生產(chǎn)決策：人工智能；

生產(chǎn)工具：智能機(jī)器人。

2 智能制造相關(guān)專業(yè)的發(fā)展

2.1 新工科專業(yè)建設(shè)

為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略。2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》、《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式、中國(guó)經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)。與傳統(tǒng)的工程教育相比較，新工科建設(shè)更加注重與產(chǎn)業(yè)對(duì)接，更加注重學(xué)科交叉，更加注重創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)育人體系建設(shè)，更加注重以學(xué)生為中心，更加注重開闊視野。隨后許多本科院校相繼本科院校開設(shè)了機(jī)器人工程、智能制造工程、智能科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、智能電網(wǎng)信息工程等智能制造類新工科專業(yè)。如圖6所示，以機(jī)器人工程專業(yè)為例，新工科專業(yè)發(fā)展迅速，至2019年，教育部正式備案的機(jī)器人工程本科專業(yè)達(dá)到186所。

圖6 新工科專業(yè)機(jī)器人工程開設(shè)情況

2.2 新職教專業(yè)建設(shè)

工業(yè)機(jī)器人作為高端制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平和科技水平的重要標(biāo)志。目前我國(guó)正處于加快轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要時(shí)期，以工業(yè)機(jī)器人為主體的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，正是破解我國(guó)產(chǎn)業(yè)成本上升、環(huán)境制約問題的重要路徑選擇。中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)近年來持續(xù)表現(xiàn)強(qiáng)勁，市場(chǎng)容量不斷擴(kuò)大。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展急需大量高素質(zhì)高級(jí)技能型專門人才，人才短缺已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。為適應(yīng)企業(yè)對(duì)技能型人才的需求，職業(yè)本科、高職高專院校開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、智能控制技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等智能制造類新職教專業(yè)，中等職業(yè)學(xué)校開設(shè)了“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用”專業(yè)，進(jìn)行智能制造緊缺人才的培養(yǎng)，如圖7所示，以高職高專工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的開設(shè)情況為例，專業(yè)發(fā)展迅速。

圖7 高職高專工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)開設(shè)情況

3 智能制造應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)踐與思考

2010年，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)電工程系在機(jī)電技術(shù)教育專業(yè)增設(shè)了機(jī)器人方向，2018年獲批機(jī)器人工程專業(yè)，2019年獲批智能制造工程專業(yè)，積極進(jìn)行智能制造緊缺職教師資和高級(jí)專門應(yīng)用人才的培養(yǎng)。在教學(xué)模式，實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)，特色教材開發(fā)和職教師資培養(yǎng)等方面形成了特色。

3.1 產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求

（1）國(guó)家相關(guān)政策規(guī)劃

為深入實(shí)施《中國(guó)制造2025》，2016年12月，教育部、人力資源和社會(huì)保障部等部門共同編制了《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》。接下來國(guó)家又頒布了一系列相關(guān)文件：《增強(qiáng)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》、《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》、《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖、《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》、《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案的通知》、《關(guān)于實(shí)施中國(guó)特色高水平高職學(xué)校和專業(yè)建設(shè)計(jì)劃的意見》等。

（2）我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求狀況

受勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)性短缺、勞動(dòng)力成本迅速上升及全球制造業(yè)模式變革的影響，機(jī)器人換人方案成為各行業(yè)的首選，造成整個(gè)社會(huì)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求出現(xiàn)井噴現(xiàn)象，無論是在數(shù)量上，還是在技術(shù)結(jié)構(gòu)上，在研發(fā)、制造、集成、安裝、調(diào)試、維修、銷售、服務(wù)等方面都對(duì)人才提出了新的要求。從機(jī)器人制造商需要的研發(fā)工程師和技術(shù)支持工程師、系統(tǒng)集成商需求的系統(tǒng)集成工程師和售前售后技術(shù)支持工程師，到機(jī)器人應(yīng)用需要的運(yùn)維工程師，都彰顯出機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的大量而迫切的需求。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才崗位分布及能力要求如圖8所示。

圖8 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才崗位分布及能力要求

3.2 深化教學(xué)模式改革，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系

針對(duì)企業(yè)的需求，更加注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為主線，堅(jiān)持理論、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)“四位一體”教學(xué)模式，如圖9所示；充分調(diào)研，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向；堅(jiān)持機(jī)電融合。形成理論與實(shí)踐融合、機(jī)與電融合、技能與工程融合、校與企融合的“四融合”教學(xué)特色。實(shí)施并完善“三層次、五階段”實(shí)踐教學(xué)體系，在工程實(shí)踐教學(xué)階段，分基礎(chǔ)層、核心層和拓展層實(shí)施教學(xué)，培養(yǎng)職業(yè)能力和工程能力。①通過職業(yè)基本技能訓(xùn)練和工業(yè)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，培養(yǎng)職業(yè)基本技能和工程概念認(rèn)知；②通過高新、復(fù)合技能訓(xùn)練，培養(yǎng)相應(yīng)工種職業(yè)技能和職業(yè)素質(zhì)及應(yīng)用能力和工程意識(shí)；③通過創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)解決生產(chǎn)實(shí)際問題能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。如圖10所示。

圖9 “四位一體”教學(xué)模式

基于“三層次、五階段”實(shí)踐教學(xué)體系，構(gòu)建了機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)、仿真、應(yīng)用編程和智能制造四大實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室，建設(shè)了工業(yè)機(jī)器人“理、虛、實(shí)”一體化實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，以學(xué)校模擬現(xiàn)場(chǎng)工程環(huán)境與企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目相融合的模式，注重專業(yè)理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練的結(jié)合，將職業(yè)技能等級(jí)考核與實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合，開發(fā)特色實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，將實(shí)踐能力培養(yǎng)貫穿于整個(gè)人才的培養(yǎng)過程中。

3.2.1 基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)

基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室能對(duì)智能制造領(lǐng)域的學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性的基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)訓(xùn)，配備全開放的教學(xué)機(jī)器人平臺(tái)，學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，掌握機(jī)器人典型機(jī)械結(jié)構(gòu)，控制架構(gòu)和軟件操作方法，支撐工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)核心課程。配備了機(jī)器人用RV/諧波減速器拆裝實(shí)訓(xùn)裝置，機(jī)械手拆裝實(shí)訓(xùn)裝置，直角坐標(biāo)機(jī)器人綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，AGV，并聯(lián)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)與維修實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)（如圖11所示）等，其中BNRT-BRICS-RBT3型工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)與維修實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)緊貼國(guó)家工業(yè)機(jī)器人相關(guān)職業(yè)技能等級(jí)考核標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)，針對(duì)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用和維修工作，以搬運(yùn)、涂膠、裝配等典型應(yīng)用為背景，融合了機(jī)械安裝、電氣接線、氣壓驅(qū)動(dòng)、PLC控制、人機(jī)交互、標(biāo)定和校準(zhǔn)等應(yīng)用技術(shù)，涵蓋了工業(yè)機(jī)器人工作站在安裝、調(diào)試、編程、運(yùn)維、標(biāo)定和校準(zhǔn)過程中的技能內(nèi)容，涵蓋知識(shí)點(diǎn)全面，配套資源豐富，適合實(shí)訓(xùn)教學(xué)、競(jìng)賽訓(xùn)練和1+X職業(yè)技能等級(jí)考核等。

圖11 工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)與維修實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

3.2.2 仿真實(shí)訓(xùn)

配備純仿真軟件，半實(shí)物仿真和實(shí)物驗(yàn)證系統(tǒng)來學(xué)習(xí)機(jī)器人基礎(chǔ)，模擬操作機(jī)器人、搭建典型工作站和生產(chǎn)線等，通過仿真學(xué)習(xí)，降低了教學(xué)成本，提高了安全性，豐富了教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)教學(xué)的需要，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)器人及智能裝備研究所聯(lián)合天津博諾機(jī)器人技術(shù)有限公司進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，成功開發(fā)了一款功能強(qiáng)大的智能制造生產(chǎn)線仿真軟件—IRobotSIM及工業(yè)機(jī)器人模擬訓(xùn)練機(jī)等產(chǎn)品，IRobot－SIM軟件豐富的3D設(shè)備庫如圖12所示。

圖12 IRobotSIM軟件豐富的3D設(shè)備庫

（1）IRobotSIM智能制造生產(chǎn)線仿真軟件：IRobot－SIM軟件在虛擬環(huán)境中對(duì)機(jī)器人、制造過程進(jìn)行仿真，真實(shí)地模擬生產(chǎn)線的運(yùn)動(dòng)和節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)智能制造生產(chǎn)線的分析與規(guī)劃，具有豐富的3D設(shè)備庫，支持用戶模型導(dǎo)入和定制、物理、傳感器仿真，機(jī)器人離線編程，便捷的拖曳操作，大場(chǎng)景的優(yōu)秀仿真效果，強(qiáng)大API和數(shù)字孿生開發(fā)功能等，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了經(jīng)費(fèi)，提升了效率。

（2）工業(yè)機(jī)器人模擬訓(xùn)練機(jī)如圖13所示，采用真實(shí)的控制系統(tǒng)和手持示教器控制虛擬的工業(yè)機(jī)器人完成現(xiàn)場(chǎng)示教編程教學(xué)。通過更換手持示教器和工業(yè)機(jī)器人模型能夠?qū)BB、KUKA、FANUC、安川等多種品牌工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行真實(shí)示教編程訓(xùn)練。提供針對(duì)不同行業(yè)應(yīng)用的工藝包，如碼垛、搬運(yùn)、裝配、分揀、機(jī)床上下料、焊接、打磨、噴涂等。

圖13 工業(yè)機(jī)器人模擬訓(xùn)練機(jī)

3.2.3 應(yīng)用編程實(shí)訓(xùn)

應(yīng)用編程實(shí)訓(xùn)室配備各種典型的工業(yè)機(jī)器人工作站和作業(yè)工具學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，熟練掌握工業(yè)機(jī)器人及工作站的編程操作，主要支撐機(jī)工業(yè)器人編程操作、工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用等核心課程。配備了工業(yè)機(jī)器人虛實(shí)一體實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)、雕刻、分揀、焊接、協(xié)作等應(yīng)用工作站。

（1）工業(yè)機(jī)器人虛實(shí)一體實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)如圖14所示，由PLC控制器、輸送線、供料系統(tǒng)、倉儲(chǔ)模塊、分揀系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)、6軸工業(yè)機(jī)器人、仿真軟件等組成?；贗RobotSIM仿真軟件強(qiáng)大的數(shù)字孿生功能開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了硬件和軟件的實(shí)時(shí)同步聯(lián)動(dòng)。分揀系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬、顏色等多種物料進(jìn)行分揀；采用西門子SIMATIC S7-1200/1500，完成工件的出庫、運(yùn)輸、分揀、搬運(yùn)、裝配、入庫，實(shí)時(shí)再現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)流程控制。

圖14 工業(yè)機(jī)器人虛實(shí)一體實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

（2）工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)如圖15所示，能夠再現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域搬運(yùn)、碼垛、上下料、裝配、焊接、拋光、噴涂、繪圖、循跡、視覺檢測(cè)等典型應(yīng)用，可滿足汽車制造、機(jī)械加工、物流等行業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程與操作訓(xùn)練需求；開放性好、與工業(yè)實(shí)際應(yīng)用融合度高、可操作性強(qiáng)；涉及的技術(shù)包括：工業(yè)機(jī)器人編程、PLC控制、視覺處理、人機(jī)交互、傳感器檢測(cè)、機(jī)械結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)裝調(diào)、智能倉儲(chǔ)等。涵蓋知識(shí)點(diǎn)全面，配套資源豐富，適合實(shí)訓(xùn)教學(xué)、競(jìng)賽訓(xùn)練和1+X職業(yè)技能等級(jí)考核等。

圖15 工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

3.2.4 智能制造生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)

配置典型多工業(yè)機(jī)器人工作站及常用外圍設(shè)備學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)、掌握智能生產(chǎn)線管理、PLC主控、總線與網(wǎng)絡(luò)通信，人機(jī)交互（HIMI）、作業(yè)流程優(yōu)化MES核心技術(shù)，提高大系統(tǒng)掌控能力，主要針對(duì)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用綜合實(shí)訓(xùn)，智能生產(chǎn)線運(yùn)營(yíng)與調(diào)試等核心課程。如圖16所示。

圖16 智能制造生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

3.3 以“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、工作過程”為導(dǎo)向開發(fā)特色教材

圍繞機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用，以工作任務(wù)為依據(jù)，以真實(shí)的工作任務(wù)為載體，設(shè)計(jì)項(xiàng)目模塊，以工作過程為導(dǎo)向，做到知識(shí)學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練融合，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化，出版“十三五”智能制造高級(jí)應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)劃系列教材，例如《ABB工業(yè)機(jī)器人編程與操作》《移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用》《工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)》《工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修技術(shù)》等。

3.4 職教師資的培養(yǎng)

2010年開始，按照“四模塊六能力”模式培養(yǎng)機(jī)器人職教師資：四模塊六能力具體為：（1）師范訓(xùn)練模塊，用于培養(yǎng)①教師基本技能；（2）實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)模塊，培養(yǎng)②初步工程能力、③較高職業(yè)技能；（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊，培養(yǎng)④設(shè)計(jì)開發(fā)能力、⑤基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；?）科技活動(dòng)模塊，培養(yǎng)⑥實(shí)踐創(chuàng)新能力。2018年機(jī)電技術(shù)教育（機(jī)器人方向）更名為機(jī)器人工程，進(jìn)行更加深入的機(jī)器人職教師資培養(yǎng)的探索。開展了多場(chǎng)智能制造專業(yè)建設(shè)研討會(huì)和多期智能制造師資研修班，著力提升智能制造職教師資的能力。2018年，“智能制造領(lǐng)域緊缺職教師資人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐”榮獲天津市第八屆高等教育天津市級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。

4 結(jié)束語

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，產(chǎn)業(yè)格局深度調(diào)整，我國(guó)制造業(yè)迎來“由大變強(qiáng)”的難得機(jī)遇，人才緊缺成為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的瓶頸，本文首先分析了全球制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，智能制造相關(guān)專業(yè)的發(fā)展，結(jié)合天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)器人工程、智能制造工程專業(yè)建設(shè)的實(shí)踐，探討了智能制造應(yīng)用型人才培養(yǎng)教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)、師資培養(yǎng)等多個(gè)方面，智能制造內(nèi)涵豐富，還需要不斷的探索、實(shí)踐創(chuàng)新，期望能給智能制造應(yīng)用型人才培養(yǎng)帶來一定的借鑒。