机器人焊接技术课程在职业院校中的建设探索

朱宏志

摘 要：焊接技术应用专业是笔者学校在国家中等职业教育改革发展示范校建设项目工作中的建设专业之一。笔者学校在焊接专业建设的方向、内涵、人才培养方案和课程体系改革等方面进行了广泛调研，深入研究，确立了机器人焊接技术的应用是社会发展的需要，机器人焊接技术人才的培养是行业企业进步的需求，机器人焊接技术底蕴的积累是中国制造2025建设的基础工作之一。本文就机器人焊接技术课程在职业院校中的建设进行探讨。

关键词：机器人焊接技术 课程建设 人才培养 中职教育

焊接作为制造业的基础工艺与技术，在20世纪为工业经济的发展作出了重要的貢献。在航空航天、核能利用、海洋钻探、高层建筑等各个领域，都离不开焊接技术的制造手段。

一、焊接机器人发展的状况与需求

焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对于自动化、智能化的要求极为迫切，实现机器人焊接代替人工操作就越来越成为理想的目标。

工业机器人全面进入中国制造的各个领域。2015年，国务院印发《中国制造2025》行动纲领，明确提出要发展高端数控机床及机器人等创新产业，目标在2016～2020年中国工业机器人年复合增长率达到15%。预计到2020年，我国机器人销售量将达到15万台，总保有量将达到80万台。随着工业机器人产业的快速发展，工业机器人应用与维护技能型人才的需求缺口日益凸显，迫切需要职业院校开设相关专业培养符合市场需求的技能型人才作为支撑。

焊接机器人是工业机器人大家庭中的望族，在各国工业机器人应用比例中占总数的25%～50%。这与笔者学校在国家中等职业教育改革发展示范学校建设工作中的调研结果吻合。机器人焊接技术正在广泛应用，以适应智能制造、柔性制造、高质量制造的需求。但在职业教育中此类技能型人才的培养还不够充分，此类人才的社会储备不够丰富，底蕴不足，势必会约束企业发展的需求。

二、焊接专业内涵需变化，课程体系建设有需求

职业院校传统的焊接专业，以熔焊基础、焊接工艺及焊接结构生产理论为基础，对学生进行以手工操作技能训练为主线，培养适应当时条件下的焊接制造行业需求的人才。而今天，在高质量制造、降低劳动强度的需求下，一些高自动化程度的设备，大量投入企业生产。同时由于一些新材料的不断普及应用，使焊接专业对原有的范畴和内涵需做出调整，配套的新型技能需要训练，以培养出适应全新制造行业要求的技能型人才。焊接专业课程体系应适应科技进步及技能发展要求，进行深层改革，机器人焊接技术课程建设就是课程体系改革中的重点工作。

现代的机器人焊接技术可以通过激光扫描视觉传感器等装置及自动控制技术，进行焊接接头类型识别和特征参数提取，通过智能控制技术，焊接机器人可以进行焊接熔池动态信息提取、动态过程的实时智能控制等。南昌大学的尤帅等人在研究狭小的船舱格子间作业时，利用超声波传感器技术和机器人焊接技术，解决了焊接初始定位主要靠人力的问题，并发表了《平面自主移动焊接机器人初始位置检测定位》的论文，证明传感器技术及自动化技术会使机器人焊接技术的应用越来越广泛，越来越智能。在这样的趋势下，机器人焊接技术及人才培养，必须充实到现代职业院校的焊接技术应用专业中来。

职业院校的教学与企业生产在技术和设备上会有一定的滞后或差距，但在人才培养意识方面不能滞后。职业院校培养人才除了要与当前企业需求相符合，也应该在人才培养方案上有一定的前瞻性或宽容度，这要通过调研分析，促进课程体系改革，调整课程设置及技能训练，使职业院校在人才培养方面有先进性，也为相应专业建设发展奠定了坚实的基础。

三、机器人焊接技术课程的建设内容

围绕着焊接机器人的编程操作及焊接理论、操作技术的应用，以实操能力为目标，兼顾多种设备或机器人联合操作的基本能力，调整课程设置及训练。

1.基础课程

首先做好安全课程的教学。安全课程内容包括机器人及外围设施连接与特性，它能保证人员和设备的安全，意义非凡。基础课程主体为焊接机器人的基本编程操作、离线编程及程序导入;焊接数据库设定，焊接机器人工艺分析等，通过编程把焊接的熔焊理论、实操要领应用在焊接机器人的操作上，实现机器人替代人工。通过基础课程的学习，学生可以掌握焊接机器人各种坐标系的使用、焊接参数的设定。

2.实训课程建设

在基础课程学习的基础上，教师设定某些具体项目进行实操训练，比如各种位置的薄板对接焊接、角焊缝焊接、管板焊接、厚板平板对接多层多道焊等训练。也可以通过调研本院校所服务的地区、企业，根据其生产的技术特点，设定特有的典型工作任务，作为机器人焊接技术课程的高端或综合的实训项目。

机器人的焊接操作是完成人工的焊接操作。不管用什么样的设备完成焊接操作，最终目的都要落在焊接效果一定要符合焊接工艺要求上，而不是编程等轨迹设计的神秘外表上。焊接机器人的自动操作，只是稳定了焊接参数，提高了工艺质量。因此，懂焊接工艺的学生操作焊接机器人时，能够全面衡量机器人焊接的工艺目标，并在其执行过程中，对其焊接效果进行评价、检验、校正，得到完美的焊接效果，这就是焊接专业开设此课程的优势所在。在诸多机器人焊接技术比赛中，焊接专业的学生容易获一等奖，与焊接专业学生熟悉焊接工艺及操作要领有很大关系。

3.拓展课程建设

随着柔性制造、智能制造和机器人焊接技术的进步，多机器人协同操作或焊接机器人与多种设备协同生产，已经实现。因此有必要设置控制类课程如PLC编程、传感器应用等课程的学习和训练，使学生具备多种机器协同操作的基本能力。或许五年后的工业中，机器人编程、PLC编程等知识将非常普及，其操作将成为基本能力，因此像PLC编程这种拓展课程的实践能力也很重要。

四、教学形式

机器人焊接技术课程在教学形式上主要采用理实一体教学方式，多采用项目、模块化教学模式，以一个个可以分解出来的具体的任务为驱动，让学生完成学习任务，使学生对设备操作、焊接理论应用能够有很好理解和记忆，形成操作技能，真正做到做中学。在完成项目任务过程中，以具体项目来约束、调用知识的应用，达到知识够用的目的和评判。在典型工作任务中，除了达到上述目的，更要强调学生的主导作用、主体作用，教师或教师组（群）仅仅起到辅导、技术支持作用。在典型任务环节中，积极发挥学生的自主能力，使学生学会自主学习方法，养成自主学习习惯，培养终生学习的意识和能力，是行之有效的学生素质养成教育的方法。

五、师资的培养

成熟的师资队伍是机器人焊接技术课程建设的雄厚基础，师资队伍的培养，从以下几个方面进行比较有利。

1.积极培训

到所用品牌机器人的企业进行专门性技术培训，达到相当的技能水平;在上述基礎上，积极参加国内较高水平的机器人培训班学习，掌握各种品牌机器人使用，使教师的知识和技能既深且广。

2.企业实践

到两类企业实践，一是到所用品牌机器人的企业实践，在企业中不断地接受培训，了解所用机器人的技术进步和设备更新状况。笔者学校在2013年和2018年派教师到广州数控学习焊接机器人。二是到生产企业实践，在实践中锻炼实操能力，提高解决问题的综合水平。

3.积极参与比赛

教师或组织学生，或自身积极参加国内甚至国际比赛。通过大赛，促进教师学习，锻炼自身能力，提高教学水平。

六、校企合作

校企合作是职业教育，也是机器人焊接技术课程建设的点睛之笔。从课程建设出发，校企合作目标主要是两类企业。一是生产企业，学校为企业输送合用之人，对技术人员日常培训提供服务和帮助，学校从企业获得实际操作指导、课程建设指导，建设教师保持企业学习锻炼的平台。二是机器人制造企业。引进焊接机器人设备，并深化校企合作，推广机器人制造企业产品，获得制造商的技术支持，创新培养模式，同时提高师资队伍建设的质量，最终确定适合本院校的机器人焊接技术课程的教学方案。

七、结论

第一，职业院校在人才培养上要紧跟社会需求，符合发展趋势，有必要大力发展焊接机器人技术，做好人才培养与储备。

第二，焊接专业因有理论和实操为基础，开设此类课程收获的实际效果优势明显。

第三，机器人焊接技术课程的设置，发展了焊接专业的理念，扩大了社会影响力，吸引了社会的关注，利于专业建设和人才培养的发展。

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（作者单位：辽宁省劳动经济学校）