【关键词】数字图书馆 智能机器人 研究趋势
随着科技发展和人们知识需求量增大，图书馆资源和服务逐渐趋向数字化和智能化。尤其大数据时代的到来在一定程度上推动图书馆向纯数字图书馆和智慧图书馆转化[1]。未来图书馆的数据资源丰富、结构复杂，需要通过云计算、数据聚类、相关分析等技术手段实现一站式搜索 [2]。目前，CNKI数字图书馆作为国际上技术领先的数字化学习平台，为读者提供跨库检索、学术趋势、学术研究热点等功能，实现了资源的高度整合和智能交互，满足了不同人群对知识的个性化、多样化需求。目前，智能机器人是国家产业创新发展重点项目和科研热点项目，本文利用CNKI数字图书馆的学术研究热点、学术趋势搜索、指数等检索功能实现“智能机器人”学术热点和学术趋势研究，让读者对其有个整体认识。
一、智能机器人
机器人是一种可编程和多功能的，用来完成搬运、安装、焊接、切割等不同任务的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统[3]。 智能机器人则是一个在感知、反应、思维方面全面模拟人的机器系统，融合了机械、电子、传感器、计算机、仿生学、自动控制、人工智能等多学科知识的复杂智能机械，可以代替人从事危险复杂的工作，例如在工业、农业、军事、航天、医疗等多个领域大显身手。目前，各国正加快智能机器人技术的创新与发展，如美国再工业化和工业互联网战略、德国工业 4.0 战略、日本机器人新战略、韩国机器人强国战略等，机器人技术引领当今科技和产业发展态势。中国通过制定“互联网+”行动计划、“中国制造 2025”发展目标、“十三五”规划，，将机器人和智能制造纳入了国家科技创新的优先重点领域[4][5]。
二、 “智能机器人”和“智能控制”主题热点搜索
本文以“智能机器人”和“智能控制”为主题进行“学术研究热点”检索，检索结果显示了按照热度值排序的热点主题相关的主要知识点、主题学科名称、热度值、主要文献数、相关国家课题数、主要研究人员数和主要研究机构数。“智能机器人”相关知识点主要有移动机器人、工业机器人、仿人机器人、服务机器人、机器人导航、远程操作、人工智能、神经网络、模糊控制等知识点。
智能化是机器人控制和产业创新发展的重点。关于“智能控制”的热点知识主要包括模糊控制、神经网络、遗传算法、学习控制、自适应控制、变结构控制、预测控制、专家系统、非线性系统等知识点，这些知识点代表着“智能机器人”主要研究方向。
三、“智能机器人”和“智能控制”主题学术趋势和研究发展
CNKI数字图书馆提供“学术趋势”检索功能，为科研工作者了解“智能机器人”发展趋势提供了非常好的工具。本文通过“学术趋势”功能检索“智能机器人”和“智能控制”主题的学术趋势，图中不仅提供学术关注度，还提供热门被引文章供读者深度研究。图2显示智能机器人和智能控制方面的从1997年至2015年论文收录量逐年增大，2015年收录量达1343篇。读者可以从图2中及时掌握每年学术热点论文，从中深入学习“智能机器人”的具体研究方法和科研理论，为理论创新寻找突破口。
另外，CNKI数字图书馆还具有“指数”功能，通过对“智能机器人”和“智能控制”主题进行检索，得到以下各项信息：
“学术关注度”和“媒体关注度”是我们进行科学研究时比较关注的两个方面。通过对关注度的分析发现最近三年科研工作者和媒体对智能机器人的关注度剧增，预示着国家加大了“智能机器人”领域的投入和研究力度。
“关注文献”和“研究进展”搜索功能为读者提供了当前“智能机器人”领域高被引论文、下载量比较大的论文以及最新相关论文，为科研工作者迅速把握“智能机器人”研究的内容和研究趋势提供帮助。
“学科分布”为读者提供“智能机器人”和“智能控制”在不同学科领域的研究情况和“相关词”的统计情况。通过分析可知，移动机器人、智能制造、人工智能、路径规划、机器视觉、图像处理、虚拟现实、语音识别、声源定位等是分布在不同学科领域的“智能机器人”相关词，也是“智能机器人”目前重要的学术研究方向；单片机、模糊控制、神经网络、智能家居、智能电网、物联网、RFID、ZigBee、无线传感器网络、智能交通等是分布在不同学科领域的“智能控制”的相关词。因此，我们通过它们可以了解到跨学科智能机器人的研究动向。
“机构分布”显示了哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、上海交通大学、清华大学、浙江大学、中国科学院沈阳自动化研究所等多所研究机构是文献的主要提供单位，这为读者认识机器人研究机构提供参考。
结论
CNKI数字图书馆提供的“学术研究热点”、“学术趋势”和“指数”功能为我们展示了“智能机器人”和“智能控制”的研究热点和学术研究方向，为读者科研选题和科学研究提供学术参考。通过对“智能机器人”关键知识点的、经典科研论文和最新科研论文的深度分析，探索和挖掘智能机器人发展的技术空白点，发现最新研究方向。目前大学图书馆的资源整合和智能搜索功能还比较弱，需要进一步加强图书馆智能搜索引擎的构建和其他智能交互平台建设才能提高图书馆资源利用率和服务效能。
参考文献：
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[3]任福继， 孙晓. 智能机器人的现状及发展[J]. 科技导报， 2015（21）.
【关键词】机电 实训内容 实训过程 实训耗材管理
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2012）19－0006－02
应用型本科教育与研究型本科教育相比，最大的特点是培养实践动手能力强的应用工程型人才。而应用工程型人才的培养，必须以就业岗位所需能力为基础构建一套科学合理的实训体系。通过对我系以往毕业生工作情况的调查，大部分同学认为我系机电专业实训环节基本足够，但是实训内容较为分散，仅仅注重了与课本理论知识结合，却缺乏系统性、整体性，学生就业后很难适应工作岗位对技术的全面整体性要求。为培养企业所需人才，达到应用型本科教育的培养目标，必须对实训进行改革。改革原则是以理论课程为基础，以项目为导向，建立系统的实训体系。
一 实训内容安排
机电专业从大一到大四总共八个学期，其中，最后一学期为毕业设计，前七个学期每学期都安排1～3周的实训环节。整个大学四年的实训内容安排应以某个项目为主线，上下衔接，形成一个系统，如功能型机器人的设计和制作。同时要符合本学期专业基础课和专业课的理论要求。具体的每学期实训名称、实训周数安排详见下表所示。
第一学期，新生刚刚入校，主要学习工程制图这一门基础课。对机电专业学生来说，对机械制图的学习要求不亚于机械专业的学生。开展为期1周的机械制图实训，通过徒手
绘制机器人平台和各基础部件，让学生掌握工程制图的绘制方法和标准等。大一第二学期，学生已经学习了AutoCAD、电子线路CAD等机械、电路绘图课程，因此在本学期开设机电产品认知实训，为期3周。此实训的主要内容有：计算机绘制机器人模型、参观工厂企业，邀请企业工程师开展讲座，识别电子、电气元件，学习焊接、绑线，制作简易小电路板等。本实训的主要目的是让学生真正开始进入机电实践环节中，从最基本的基本功学起、练起，给学生建立一个机电专业的感性认识。第三学期，学生已经学习了电工技术、电子技术等电路基础课程。此学期实训称为电子技术实训，实训内容主要围绕机器人的基本电路展开，如机器人寻线电路、避障电路、电机驱动电路、电源电路、音频电路等。这些电路板的设计和制作是机器人最基本的电路。同时本学期还有一个金工实习，打破传统的锤头、钢球等的实训内容，根据功能型机器人改为机器人底盘、手臂、车轮、手、轴承等的加工。第四学期学生学习了机械原理、液压与气压传动、三维绘图等课程，由此开设机械设计实训，让学生自主设计机器人模型，机器人可以采用不同的驱动方式，完成机器人二维图纸绘制和三维动画演示，该实训为期2周。第五学期开设检测与控制实训，把本学期所学的单片机原理与接口技术、传感器检测技术、机电传动与控制三门理论课综合起来。学生可以根据能力大小自行完成机器人核心电路板的设计和制作，并为机器人增加功能模块，如机器人寻迹、机器人颜色识别、机器人语音等。第六学期的电气控制系统实训主要针对本学期的PLC电气控制技术展开，让学生在机器人上增加气动驱动方式、用PLC控制完成机器人夹持物品、机器人物料运输等功能。第七学期安排机电一体化系统综合实训，需要把三年来学的专业知识综合起来。学生把以前做的功能型机器人进一步完善和强大，然后根据老师拟定的机器人比赛规则组织机电专业学生举行一场机器人对抗赛。总之，把大学四年来学的所有知识综合应用起来，为第八学期的毕业设计做好铺垫。
二 实训过程管理
严格的实训过程管理对实训质量起着一个监督、保障的作用。可根据实训内容、性质对实训环节分散或集中进行。如：机电产品认知实训中的讲座、企业参观等就可分散进行，充分利用学生的课余时间举行。为保证良好的实践动手效果，其他实训建议停课在实验室集中进行。实训过程包括以下环节：实训开题动员、实训专题技术讲解、学生集中设计和制作、实训验收答辩、实训论文提交等。在实训动员时具体告诉学生详细的实训时间安排、实训内容、实训检查、实训考核方式等，让学生完全进入实训状态。根据题目难易程度和学生能力可把实训专题讲解放在实训初或实训中。如电子技术实训是学生接触的第一个专业基础实训，那么最好在实训初给学生具体讲解一下每个题目的大致思路和实训报告的撰写方法。机械设计实训和检测与控制实训可让学生拿到题目后首先自行设计，在学生设计过程中发现问题后再针对问题进行讲解。实训过程中相应地安排指导老师在实验室值班，负责学生考勤、答疑、指导和实验室管理等工作。在此期间，学生按班次、时间段到实验室分批设计和制作。一般，实训最后几天为实训验收或答辩时间。排好时间段，几位指导老师共同验收，根据学生做的实物进行提问。最后，学生提交实训报告。实训报告撰写方法原则上同毕业设计论文写法、格式相近。这也是为学生毕业设计的论文撰写奠定基础。
三 实训耗材的可持续利用
对机电类专业来讲，由于学生必须制作实物，因此实验耗材开支较大。如果每次实训都购买耗材，这将是极大的浪费。系统性的实训内容安排已为循环利用实验耗材做好保障。每一学期的实训作品都是下一学期实训的地基，犹如必须一步步做好底层才可以最后建造出金字塔来。如何在保证作品质量的前提下，合理、可持续利用实验耗材是实训管理中较难解决的问题。例如，从实训性质来说，电子技术实训和检测与控制实训主要让学生做电路板来实现一定的功能，这两个实训的主要成品都是电路板。可以在这两门实训结束后，由实训负责老师把电路板收集起来统一放在大纸箱里集中保管。机电产品认知实训部分内容，如电子元件识别、电路板焊接就可以使用这些保存的电路板让低年级学生练习，大大节省电子元器件的开支。机电产品认知实训购买的电气元件可以继续为电气控制系统实训服务。当然，实训中常用的各种电子、电气元器件可以由实验室早期统一购买，实训时到实验室领取并做好登记。不常用的，或有些特殊的，由学生提出申请，指导老师同意后方可购买。由于大学四年的实训内容是系统性的，如果严格做好实训耗材的进出管理，妥善保管好每一次实训作品，都可重复、循环使用实验耗材，为节约实训耗材成本提供保障。
四 结论
本文提出的机电实训体系构建是根据我系对毕业生就业情况调查和理论课程设置总结出来的。实训体系的合理构建为工程应用型人才培养奠定基础，满足社会对高技术人才的需要。我们将在今后的实践教学中根据各方反馈的信息加以调整和完善此实训体系。
参考文献
关键词：案例分析；工业机器人； 一线工人
中图分类号：TP242.2 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn1003-8256.2013.05.008
1 引言
工业机器人是综合了计算机科学技术、机械工程技术、电子工程技术、信息传感器技术、仿生学、人工智能等多学科形成的一项高技术成果。1961年，美国Unimation公司制造出了世界上第一个用来管理铸造机的工业机器人，但是由于技术与经济效益的原因，工业机器人并没有被投入足够多的时间与资金继续研发。直到七八十年代，微电子技术的兴起使得机械化重新得到重视。时至今日，工业机器人无论是在技术上还是应用中都趋于成熟，特别是在美、日等工业发达国家，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。
目前，我国工业机器人应用的广度与深度也逐渐延展与纵深。据统计，我国工业机器人的市场自二十世纪以来一直处于快速增长阶段。据《2012年中国工业机器人市场研究报告》指出，仅在2011年这一年内，我国工业机器人的销售量就达2.26万台。
十报告提出了深化国有企业改革、引导非公有制经济发展以及保障人民切实利益等要求，在我国工业机器人迅速发展的大形势下，一线工人在就业、生活、劳动技能、工作内容、收入等诸多方面受到了巨大的影响。所以，针对工业机器人发展对工人影响的探索性研究势在必行。
2 文献回顾
“一线工人”和“工业机器人”这两个名词一个是初级工业制造的代表，一个是现代化工业制造的翘楚。然而这看似完全不相关的两个名词却无数次地在世界上各个角落同台登场。
自“七五”计划起，工业机器人项目就被列于国家重点科研规划内容之中。国内工业机器人的研究开始于20世纪80年代中期，孙英飞、罗爱华在《我国工业机器人发展研究》中指出了我国工业机器人产业化发展的影响因素，探讨了我国机器人发展的方向及策略。赵臣、王刚于2009作提出的《我国工业机器人产业发展的现状调查报告》也对我国工业机器人的发展现状作出总结研究。目前，国内相关研究主要集中在工业机器人的应用技术、生产销售等领域以及对我国工业机器人未来发展的展望，而对于工业机器人应用相关的社会问题却鲜有涉及——而这些社会问题已经开始陆续出现。
就工业机器人发展较为成熟的工业发达国家而言，类似的研究则完善一些。日本早在上个世纪80年代，工业机器人与工人的关系就变的微妙，日本的相关学者很早就考虑到了工业机器人对工人的影响。陈辛波于2000年在《日本机器人工业的现状和发展动向》一文中也指出日本从一开始就积极引入工业机器人并且这种思路逐步变成了社会共识，而一线工人则无抵抗的接受工业机器人。在美国与欧洲，对工业机器人的研究同样也深入到了社会层面。
简单来说，现有研究可以概括为发现工业机器人对工人潜在的危害，寻求建立完善的保护措施。但工人的角度出发缺乏全面的研究且没有具体的措施来解决这些问题。
3 案例介绍
目前世界上有95%的机器人是工业机器人，应用最多的领域是汽车行业。本次研究采用案例分析的方法，选取湖北东风乘用车公司为对象，切实遵循社会调查研究的客观性、科学性、系统性原则，就企业应用工业机器人对普通一线工人的影响进行调研，利用走访、发放调查问卷、与企业管理层，工程师进行座谈等方式取得真实的一手资料，通过对目标的研究从不同的角度分析工业机器人应用的过程中一线工人受到的影响。
我们分别走访参观了东风乘用车公司的冲压车间、焊装车间、涂装车间、总装车间，并与一线工人进行了深入的交流，切实了解了一线工人状况（图1）。
在冲压车间内，我们了解到该班共有工人二十余人，学历大都在高职高专水平，他们间的工作配合颇为默契，同时整个加工工序已基本实现了全自动化和机械化，虽然工业机器人的数量并不多，却起到了举足轻重的作用。焊装车间规模较大，在生产流程环节及进行材料运输的都是智能运输车，该车间的生产节拍设定比较高，在没有工业机器人的配合下，仅靠一线工人的双手，是不可能完成既定的任务的——且这里的工业机器人并未独立工作，而是分成工作机组在技术人员的操作下进行生产，表现出了超乎寻常的人机和谐。涂装车间由于工作环境比较危险，工作人员全部身着防护服，这些一线工人的基本防护措施对他们的身体健康起到了极大的保障作用。
由走访座谈以及实地调研我们得到信息：由于一线工人每日的工作量（具体表现为焊接的焊点）是大概确定的，即便引进了工业机器人，他们的劳动强度依旧不会有太大的变化，但整条生产线的劳动强度会有略微的降低；而工人的薪资待遇因为人力资源成本的增加会有一定的提高。工业机器人的大规模运用会使得生产线的节拍增加——从效益的角度出发，一条生产线的产能越大，则平摊到每台产品的成本就越低。产能越低，则工业机器人固定成本所占的比重就越高，这显示了工业机器人对大规模生产的普适性。但是由于单台生产时间降低，工人必须在岗位上待更长的时间以跟上节奏，虽然总的工作强度是降低的趋势，但是工人自身的紧张度并没有减少。其中有一点信息值得注意：工业机器人数量对一线工人数量产生的影响虽然巨大，但是趋势并不如我们的假设一般——工业机器人越多的生产线上，一线工人数量没有呈现明显的下降，部分车间反而有增加，因为在引进机器人的同时，还需引进或培养相关的维护和操作人员；而且节拍增加后，有更多的工作给一线工人完成，所以管理人员增加了排班数以满足生产需求，故没有出现工人大批下岗的情况。同时，管理人员也向我们表达了一个有趣的观点即：人力资源永远处于不饱和的状态。在对一线工人进行面对面沟通时，他们普遍表示了对当前工作状态的不满和对未来的愿景，如工资更高，工作更轻松，有更多的闲暇时间从事自己喜爱的活动等。这些都会导致他们对自己工作岗位没有长期固定的愿望，以及工作积极性的小幅度降低，这些都与企业面对的高技术工人缺口窘境有着一定的联系。
4 案例分析与讨论
调查结果表明：一线工人和工业机器人的冲突规模并不如预想的大。工人的适合岗位和工业机器人有着一定程度的不同。工业机器人主要从事重复度高，精度高，容错率低，难度大的工作；而一线工人主要从事自由度高，柔性大，对应变能力要求高的工作。以该乘用车装配厂为例，机器人主要完成零件压制焊接装配工作，因为部分部件安装的重复定位精度要求在0.5mm内，一个普通工人在长时间工作后想要达到这种精度是相当困难的；一线工人主要完成整车的测试，发动机、制动轴、车轮的装配工作，这些都对工人的技能和责任感有着较高的要求。由于这些不同点的存在，调和二者便有了可能性。该公司的管理人员在向我们介绍工厂情况时称，被工业机器人顶岗的一线工人去向大概有以下几点：因为一线工人的职业技能往往不仅限于有限的一种，所以如果无法在原本的岗位上与工业机器人竞争，那么可以去其他岗位再就业；或者从第二产业（生产线）转向第三产业（后勤服务），从事机器人的维护或保养工作，更有甚者可以去做汽车的返厂售后维修工作或者经过培训后加入销售部门；同时他还描述了工业机器人在制造领域的普及和广阔未来，公司虽然现在没有进行工业机器人的自主研发，但是在不久的将来，在追求产品质量和创新的同时，也会不遗余力地开发适合自己的配套工业机器人。同时车间管理者称：即便工业机器人有诸多优势，但是他们仍不能完全替代一线工人，因为两者的相互影响不仅仅是互斥的，在很多地方还是互补的。机器人的大规模应用也产生了许多相关的岗位，如后勤维修部门和技术操作员等，一定程度上缓解了岗位不足的窘境。
4.1 对于工人素质的影响
工业机器人的应用对一线工人的素质水平有了更高的要求。在文化水平素质上，东风风神乘用车公司从建立开始就大量使用工业机器人进行装配生产，因此，在标准化的流水线上基本没有低技能工作，一线工人也大多数为技校生、专科生。在劳动密集型企业中，对工人的专业技能要求不高，因而一线工人的文化素质也普遍不高。据统计，目前我国技术工人文化程度在中专以下占94%，而大专以上学历者仅占6%。然而，随着工业机器人的应用，许多企业正处在转型改制期间，资本密集型企业对一线工人的文化素质和专业技能水平有着一定的要求，低技能的工作被机器人所替代是大势所趋。在未来机电一体化的发展趋势中，培养出高素质的一线工人、组建技术过硬的技术团队，才是企业发展的关键。
工业机器人应用对工人素质水平高要求也表现在一线工人的心理素质上。在对一线工人采访的分析中发现，高技能工人均表示不担心增加的机器人会和他们“抢饭碗”。有工人认为，优胜劣汰是社会发展的准则，只要自己清楚这一点，愿意学习和掌握更高技能，即便未来有更先进的机器人，他们也不愁失业问题。由此可以看出，相比于从事被取代的低技能工作的工人，适应工业机器人应用的高技能工人在心理素质上有一定的提升。
从发达国家的经验来看，先进的科技和技术要想转换为有竞争力的工业产品，就需要高素质的产业工人，而现代化的大生产要求每一个生产者都能掌握技术。根据世界经济论坛与德勤有限公司在2012年联合的研究报告《制造业未来：机遇推动经济增长》中估计，技能人才缺口全球已达1000万。德勤与美国制造业协会有相关调查显示，以美国为例，技术工、熟练生产工人（45%的受调查企业反映严重短缺）是人才短缺的主要职能类型。从行业看，77%的汽车企业出现人才短缺现象。虽然近年来我国高技能人才在劳动者中所占比例不断上升，为10%-30%，但是同西方发达国家的20%-40%这个数据相比明显不足。也正因机械化发展中的高技能人才的短缺，才造成了“技工荒”现象。
如今，在引入工业机器人的生产线上，一线工人主要是完成现有机器人难以完成的精密工作、为机器人编写程序以及修理和维护机器人。随着机器人的投产和使用，人力将被转移到更高的附加值上。随着单调、高负荷的体力活逐渐被剥离出一线工人的工作任务，新的工作对于与一线工人来说，无论是在思维还是能力上都有了更高的要求。由此可见，机器人的应用对一线工人文化水平的高要求使得高技能人才的需求量很大，无论是在国内还是国外，低技能、低素质工人的前景都令人堪忧。
4.2 对于工人工作岗位的影响
工业机器人的应用对使得一线工人的工作岗位也有了变化，主要表现在专业技术人才的缺口逐渐扩大。在采访中，有关管理人员指出，对汽车行业来说，随着工业流水线上的工作逐渐被机械甚至机器人替代，操作工人的岗位将急剧减少，但由于机器人需要人工维护和保养，因此这样的技术人才需求会提升。在有些高度自动化的工厂里，工业机器化代替了大部分工人的工作，只留下少部分技术员工进行操控。
此外，在机器人制造上也将提供许多工作。在发达国家，由于有自己研发制造的机器人，即使会失去大量蓝领的工作，也会在诸如设计、生产和维护组装线方面产生新的工作岗位。据国际机器人联合会于2011年委托的报告显示，全世界的机器人制造商在工程和安装岗位上已经雇佣了15万人。虽然增加的岗位仍然难以填补大量使用机器人造成的低技能工作岗位的空缺，但是，新增加的机器人工厂从一定程度上也实现了岗位的转移。对比国内，虽然很多进口机器人是在国内生产制造的，提供了新的就业岗位，但由于核心技术的缺失，机器人制造上所能提供的岗位有很大局限性。
目前使用机器的成本相对人工成本较高，只有生产规模大、经济实力雄厚的企业，才有能力去大量使用机器人。因此，国内机器人应用带来的工作岗位变动的过程是连续且漫长的。总的来说，机械化不代表不需要工人，但是对工人素质有了更高要求，低技能工人数量会减少，技术工人需求量会增加，行业内存在失业、社会层面上表现为岗位转移是机器人应用所造成的主要趋势。
5 思考与启示：主要经验及对策
5.1 调整优化岗位需求，实现工人合理的岗位转移
随着工业机器人技术发展不断地进步，工业机器人的应用也将越来越普及，企业对于工人岗位的改革势在必行。企业要适应工业机器人对工作岗位带来的变化，对于新的需求设立新的岗位，可以优化的岗位要及时优化，对于机器人顶岗所淘汰的工人，要实行合理的岗位转移，争取在企业内部创造工作岗位，实现工人的流动循环，这也是工人福利的一种体现，同时也缓解了社会的就业压力。
5.2 加大对工人技能的培养，培养适应现代化生产的新工人
自上个世纪80年代以来，我国开始注重培养适合自动化生产的新工人，经过多年的努力，工人的技能不断地提升，学历不断提高，工人队伍趋于年轻化，但是不得不说现在的工人距离适应现代化生产的新工人还有很大的一段距离，特别是在工业机器人得到普及后，对于工人技能的要求就显得越来越高了。
加大对工人技能的培养一方面体现在企业的培训上，另一方面是工人在进入企业前所受的教育，现在的一线工人多为职业技术学院培养的技工，学历多为中专或大专，学校的目标多以实用、速成为主，技能往往只是停留在会操作的层面。所以职业技术学院一类的技校，也应该增加工人对于工业机器人等先进技术设备操作素质的培养，让工人对设备的操作更加熟练，了解更深，培养适应现代化生产的新工人。
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关键词：中国制造2025 机械电子工程专业 机器人实践教学平台 能力培养
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（c）-0160-04
实践教学是高校机械电子工程专业不可或缺的重要教学环节，其在培养学生创新思维和实践动手能力方面具有重要意义。机器人教学平台是高校开展实践教学，培养及提高学生创新能力的最佳平台。当前，我国正处于“中国制造2025”战略发展时期，高校机械电子工程专业作为制造业人才培养的主体机构，积极开展机器人实践教学平台建设，正是响应国家智能制造战略“以人为本”的基本方针，充分把握智能制造业人才培养市场机会，顺应高校实践教学发展趋势，提高学生实践和创新能力，适应智能制造发展对高素质机械电子工程人才需求的重要工作。
1 高校机械电子工程专业机器人实践教学平台建设的必要性
1.1 高校助力“中国制造2025”的重要措施
2015年5月8日国务院公布的为强化高端制造业的国家战略《中国制造2025》明确提出“以人为本”的基本方针，强调“坚持把人才作为建设制造强国的根本”，“加快培养制造业发展急需的专业技术人才”，“以高层次、急需紧缺专业技术人才和创新型人才为重点，实施专业技术人才知识更新工程和先进制造卓越工程师培养计划，在高等学校建设一批工程创新训练中心，打造高素质专业技术人才队伍”[1]。高校机械电子工程专业是培养制造业人才的主体。机器人教学平台是高校进行工程训练，开展实践教学，培养提高学生创新能力的最佳平台[2]。因此，高校机械电子工程专业应依托机器人实践教学平台，加强新型制造业人才培养力度，提高制造业人才整体素质，以响应制造业强国战略、助力“中国制造2025”。
1.2 把握智能制造人才培养市场机会的客观要求
高校人才培养要关注新问题，迎接新挑战[3]。当前，我国正处于传统制造向智能制造的升级转变阶段，智能制造也是“中国制造2025”战略发展的主攻方向。要实施“中国制造2025”发展战略，达到中国制造强国的发展目标，必然需要大量具有以机器人和数控机床为代表的自动化、智能化装备专业背景知识、具备创新设计能力和自动化、智能化产品研发和制造能力的高素质制造业人才[4]。然而，目前我国制造业人才中高级技工人数仅占5%，远低于欧美制造业强国35%～40%的平均水平，而且具有大学本科学历的制造业工人的数量也甚少[5]。实践教学是高校人才培养的重要环节，而机器人平台是开展工程实践训练，培养学生创新思维和实践能力的最佳平台[2]。因此，高校应把握新形势下的人才需求市场机会，积极建设机器人实践教学平台，提升高校机械电子工程专业人才培养质量，增强学生综合能力，适应智能制造发展对高素质制造人才的需要。
1.3 机械电子工程专业人才培养中实践教学的发展趋势
机器人是典型的机电一体化系统，它融合了机械、电子、单片机软硬件、传感器、通讯和自动控制技术等众多先进技术，涉及单片机、C/C++语言、传感器、机械设计、自动控制技术、无线通讯等专业课程知识内容，被称为“当代最高意义上的自动化”。机器人实践教学一直是个热点，其在培养学生实践创新能力方面具有重要作用。早在1970年，麻省理工学院（MIT）机械电子工程系的H.H.Richardson教授就采用了《设计课程导论》课程，并将其改造成一项设计竞赛，成功开创了“工程导向式”培养模式的先河，目前它已经成为全世界众多遥控机器竞赛和机器人比赛的典范[6]。此外，美国、日本、德国、法国和韩国的高校都开设了机器人课程。其中，美国高校不仅开设了诸如《机器人学》《机器人学导论》这样的机器人相关理论课程，它们还将机器人作为课程的学习平台以提高学生的工程实践能力和创新能力。近年来在国内，清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学等传统工科优势高校也相继以教学机器人或者改造过的工业机器人为载体，开展了工程实践课程或者相关活动，并取得了一些成效。依托机器人平台，已成为高校实践教学发展的大趋势，高校要顺应这一趋势，大力开展机器人实践教学平台建设，提高高校教学质量。
1.4 有限实验条件下的有效人才培养措施
实践教学活动是工科院校人才培养的重要组成部分，但是很多院校由于实验经费投入不足、实验人员数量不足、实践教学活动时间少等原因，导致学生的培养质量下降。选择通用的实践教学平台、构建合理的课程体系是实现“有限实验条件下的有效人才培养”的重要措施。具有高度综合和学科交叉性质的机器人实践教学平台，同时具备机械、电子、自动化、计算机等学科的实践教学功能。构建高校机械专业机器人实践教学平台是解决工科院校在有限实验条件下，进行人才培养的有效措施。
2 机械电子工程专业机器人实践教学平台建设的目标和基本思路
2.1 建设目标
机械电子工程专业机器人实践教学平台旨在以机械臂教学平台、各种传感器模块、开放式控制器平台、轮式移动机器人教学平台、机电一体化综合应用等几大机器人教学平台为载体，通过分年级、分层次的模块化能力培养模式，实现专业课程体系的理知识和机器人实践教学平台的有效衔接，从而达到机械电子工程专业的培养目标，即：培养掌握基本数学和自然科学知识；具备坚实的机械学科的基本理论和机械电子工程专业知识；具有从事机械电子工程行业所需的数值计算与分析能力、机构设计与分析能力、控制系统设计与分析能力、工程实践综合运用能力；胜任机械电子工程领域的研究开发、设计制造、技术经济管理等岗位的智能型制造人才。
2.2 基本思路
结合智能制造人才的内涵，依据解决工程问题的能力需求，我们认为智能制造时代机械电子工程专业大学生应具备4类基本能力，即数值计算与分析能力、机构设计与分析能力、控制系统设计与分析能力、工程实践综合运用能力。对应这4个能力模块，将机械电子工程专业机器人实践教学划分为4个层次，即：关注数值计算与分析能力培养的基础实验、关注机械设计与分析能力培养的拓展实验、关注控制系统设计与分析能力培养的提高实验、关注工程实践综合运用能力培养的综合实验。基本建设思路如图1所示。
2.2.1 基础实验
基础实验的适用对象为大一学生，旨在帮助大一学生了解和掌握工科专业基础知识，强化数值计算与分析能力的培养。实验内容涉及的课程主要包括《Matlab程序设计与应用》《工程数学》《工程力学》。实验项目包括：（1）基于“机械臂教学平台”和“轮式移动机器人教学平台”，运用《工程数学》的基本数学理论知识，结合Matlab的Robot工具箱进行机器人运动学分析，使学生深入理解数学的基本概念和基本方法，掌握微积分运算、矩阵运算、线性方程组运算的方法，培养学生使用数学工具、建立数学模型解决实际问题的意识与能力，并培养大学生运用数学知识解决工程实践的能力。（2）以《工程力学》基本理论为基础，以“机械臂教学平台”和“轮式移动机器人教学平台”的传动轴设计为研究对象，利用Matlab进行建模、仿真，根据运算结果输出传动轴的弯矩图、扭矩图及合成弯矩图，对机器人传动轴进行校核与优化设计。（3）以机器人教学平台为基础，在《工程数学》《工程力学》等课程的学习过程中，借助Matlab软件强大的计算、仿真和绘图功能，激发学生的学习兴趣，培养学生独立思考问题的能力，在奠定工程理论基础的同时达到培养学生数值计算与分析能力的目的。
2.2.2 拓展实验
拓展实验的适用对象为大二学生，旨在帮助大二学生了解和掌握机械电子工程专业的相关知识，强化机构设计与分析能力的培养。实验内容涉及的机械专业基础课程有《金属工艺学》《工程制图》《机械原理》《机械设计》《互换性与测量技术》《基于SolidWorks的机械CAD/CAE》等。其中，学生通过《基于SolidWorks的机械CAD/CAE》课程的学习，要能使用SolidWorks软件进行机构设计与分析。因为，SolidWorks软件以其强大的工程图设计、零件建模、装配体建模、钣金设计、模具设计、机构运动仿真、机构力学分析、机构优化、计算液体力学分析、虚拟样机等功能，目前在航空航天、机车、食品、机械、国防、交通等领域得到广泛应用。在国外，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学都已经把SolidWorks列为制造专业的必修课。在国内，清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等一批具有机械电子工程优势专业的高校也都在应用SolidWorks开展实践教学。实验项目包括：基于“机械臂教学平台”和“轮式移动机器人教学平台”，利用SolidWorks软件进行机器人关键零部件的3D设计、机构运动学仿真、机构优化设计，在具备一定的设计基础后进行新型机器人运动机构的设计与开发，最终达到机构设计与分析能力培养的目的。
2.2.3 提高实验
提高实验的适用对象为大三学生，旨在帮助大三学生了解和掌握电气与控制相关专业知识，强化控制系统设计与分析能力培养。提高实验涉及的课程为电气与控制专I课程，不同课程实现不同能力与技能的培养。如通过学习《电路基础》《电工电子》课程，要求学生掌握基本的电路设计方法；通过学习《C/C++语言程序设计》《单片机应用技术》《微机原理与接口技术》课程，要求学生掌握控制系统设计的方法；通过学习《机械工程控制基础》《传感器与测试技术》《机械故障诊断》《Labview虚拟仪器技术》课程，要求学生掌握基本的控制理论；通过学习《PLC原理与应用》《液压与气压传动技术》《机电传动控制》课程，要求学生掌握常用执行机构的工作原理及应用方法。该实验模块的内容包括：（1）基于“开放式控制器平台”，利用单片机、工控机、PC机、PLC等控制器实现电机、液压缸、液压马达、气压缸等常用执行器的运动控制，掌握开放式运动控制器的应用与开发方法；（2）基于“各种传感器模块”平台，利用Labview软件，掌握各类传感器的使用及信号采集与处理方法；（3）基于“开放式控制器平台”“各类传感器模块”“机械臂教学平台”和“轮式移动机器人教学平台”，根据控制理论，通过设计C/C++控制程序，实现机器人的运动控制，并通过Matlab的Simulation工具箱对控制系统进行分析。
2.2.4 综合实验
综合实验的适用对象为大四学生，旨在帮助大四学生了解和掌握机械电子工程的专业知识，强化工程实践综合运用能力。综合实验要求大四学生通过《机器人技术》《数控加工技术》《工业设计》《工业系统工程》《自动化产品设计》和《自动化生产线设计》等课程的学习，基于各类机器人教学平台，以课程设计、毕业设计的形式，进行以工程应用为导向的各类课题的研究。以工程应用为导向的相关的课题包括：传感器类课题（机器人路径规划、移动机器人精确定位研究、传感器信号采集及处理）、运动控制类课题（基于PID控制的机器人轨迹跟踪、移动机器人控制方法研究、开放式机器人控制器研究）、机器人系统类课题（新型机器人系统开发、机器人寻迹、机器人避障、机器人灭火）、图像处理类课题（视觉伺服控制、机器人视觉信息处理、运动目标跟踪）、人机交互类课题（语音识别技术研究、手势识别技术研究）、工业现场类课题（自动包装生产线研究、自动化仓库研究）。通过工程应用前景明确的课题的研究，实现机电一体化产品开发能力的培养。
3 机械电子工程专业机器人实践教学平台的实践效果
河南工业大学机电工程学院以现有机械电子工程训练中心为基础，在学校实验室建设专项经费支持下，规划建设了机械电子工程专业机器人实践教学平台。长期的实践教学表明，机器人实践教学平台对促进学生能力培养，激发学生的学习兴趣，提高人才培养质量有重要作用。
3.1 培养了学生从事机械电子工程专业所需的能力
专业能力培养是机械电子工程专业的重要教学目标。通过以能力培养为导向的专业课程体系群学习后，学生掌握了工科专业基础知识和机械电子工程专业知识；通过基于机器人教学平台的实践教学环节的培养后，学生具备了从事机械电子工程行业所需的数值计算与分析能力、机构设计与分析能力、控制系统设计与分析能力和工程实践综合运用能力。其中，在工程实践综合运用能力培养过程中，基于机器人教学平台，运用工程软件解决复杂工程问题的培养效果尤为明显。如运用Matlab进行工程计算、运用Matlab Simulation进行控制系统仿真、运用SolidWorks进行机构3D设计、运用SolidWorks Simulation进行机构力学特性分析与仿真、运用SolidWorks Flow Simulation进行流体力学分析、运用Labview进行控制系统构建、信号采集与处理等，极大地提高了学生解决复杂工程问题的能力。
3.2 激发了学生的学习兴趣，提高了人才培养质量
趣味性是学习的原动力，基于机器人教学平台的实验教学模式以工程应用能力为培养目标，以工程问题为研究对象，有效地提高课程的趣味性，增强了学生的学习主动性。通过组织小组对抗赛、校内机器人大赛、校间机器人大赛，充分调动了学生学习的积极性、主动性；通过组织参加挑战杯、机械设计创新大赛，提高了学生的创新思维能力，实现了工程应用能力培养的目的，在提高人才培养质量的同时，大大提高了大学毕业生的首任职业胜任率。
4 结语
针对机械电子工程行业对数值计算与分析能力、机构设计与分析能力、控制系统设计与分析能力和工程实践综合运用能力的需求，构建基于机械臂、传感器模块、开放式控制器平台、移动机器人和机电一体化系统的机械电子工程机器人实践教学平台，建立包括基础实验、拓展实验、提高实验和综合实验的分层次实验体系。实践教学效果表明，机器人实践教学平台对于培养大学生综合能力，激发学习兴趣，提高培养质量有重要作用。
参考文献
[1] 于志晶，刘海，岳金凤，等.中国制造“2025”与技术技能人才培养[J].职业技术教育，2015（21）：10-24.
[2] S文恺，陈虹.机器人创新性教学平台的实践与探索[J].今日科苑，2009（5）：131-132.
[3] 钟秉林.大学人才培养要研究新问题，应对新挑战[J].中国大学教学，2013（7）：1-2.
[4] 周济.智能制造――“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工程，2015（17）：2273-2284.
关键词：机器人；机电专业；创新；竞赛
作者简介：黄大志（1977-），男，河南新野人，淮海工学院机械工程学院，讲师；周庆贵（1963-），男，江苏仪征人，淮海工学院机械工程学院，副教授。（江苏连云港222005）
基金项目：本文系淮海工学院教改项目（项目编号：5509002）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）11-0016-02
国家教育“十二五”规划和国家中长期教育改革发展纲要中明确指出，高等教育承担着培养高级专门人才、发展科学技术文化、促进社会主义现代化建设的重大任务。提高人才培养质量乃是高校工作的中心任务，而只有通过不断深化教学改革才能有效提高人才培养的质量。[1]
适应国家和社会发展需要，遵循教育规律和人才成长规律，创新教育教学方法，探索多种培养方式，形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面，是未来教学改革的主要方向。[2]机器人作为典型的机电一体化系统，成为机械电子工程专业学生常见的教学和实验对象。而机器人竞赛具有能够激发学生的好奇心、营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境及培养学生的兴趣爱好等特点，正越来越多地被广大高校所重视。本文以机器人竞赛为平台，探索出一条培养机电专业创新能力的新途径。
一、机器人竞赛介绍
2001年6月21日中国自动化学会机器人竞赛工作委员会成立标志着我国机器人竞赛事业进入了一个新的阶段。通过机器人比赛和技术研讨，除了增强参赛者的创新能力外，也为推动和促进机器人与自动化技术的发展与创新，为我国的快速持续发展贡献力量。国内的机器人竞赛很多，影响力比较大的主要有两个，一个是以由中国自动化学会机器人竞赛工作委员会、RoboCup 中国委员会等组织的一年一度的“中国机器人大赛”，另一个是由中央电视台组织的一年一度的“Robocop 机器人大赛”。省级机器人竞赛中影响力较大的属江苏省教育厅支持、江苏省自动化学会组织的江苏省大学生机器人大赛，距今已举办4次。大学生机器人大赛设立的比赛项目已达数十项，包括RoboCup 足球机器人比赛、RoboCup 救援组比赛、RoboCup 家庭组比赛、FIRA足球机器人比赛、空中机器人比赛、水中机器人比赛、舞蹈机器人比赛、双足竞步机器人比赛、机器人游中国比赛、机器人创新设计等。[3]随着比赛项目的逐年丰富，越来越多的高校都投入到机器人大赛中来。
二、机电专业的创新能力培养
机械电子工程专业俗称机电一体化，是机械工程与自动化的一种，也是最有前途的一个方向。机械电子工程专业包括基础理论知识和机械设计制造方法、计算机软硬件应用能力，能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验、开发工作。这个专业的特色就是强调机械动手能力与机电控制能力相结合，侧重于机电控制和数控维修。以数控所需各种能力为主线，突出机电控制的专业核心地位，培养会设计、能编程、具有较强的机电设备操作、调试、维修、维护等实际操作技能的技术工程师和职教师资。[4]
针对机电专业的特色不难看出，要想培养学生的创新能力就离不开动手能力的培养和实际操作能力的训练。而机器人竞赛作为机电专业创新能力培养的平台是非常合适的，这也正是机器人竞赛举办的初衷。下面以淮海工学院机械工程学院为例来探讨如何以机器人竞赛为平台实现对机电专业创新能力的培养。
1.政策的支持
一直以来，学校和学院对机器人竞赛都非常支持，淮海工学院为此专门制定了相关的奖励措施，对举办机器人竞赛也都大力支持并积极组织参与。机械工程学院为了支持机器人竞赛，设立了机器人创新活动室，还配备了电脑，购买了实验工具以及器材，专为机电专业的同学们使用。对能够获得奖项的参赛同学除了颁发特殊奖学金外，还奖励一定的选修学分，这些都促使很多学生参与到机器人竞赛当中。与此同时，机器人创新活动都安排有经验丰富的教师，对于能够获奖的给予适当奖励，也激励着许多老师从事机器人的教学和竞赛工作。学校和学院对于机器人活动室的同学在申请创新项目上也有一定的政策倾斜。近年来活动室先后有两个江苏省大学生实验室创新项目，三个校大学生实验室创新项目被批准，直接参与的学生达20多人，在项目中有两个机器人参加2011年江苏省大学生机器人大赛，在机器人游中国项目和机器人创新设计项目分获二、三等奖。好的政策支持是培养学生创新能力的重要基础。
2.教师的努力
教师在培养学生创新能力方面的作用是不可或缺的。没有教师的努力，学生创新能力的培养就是一句空话。由于大学生还正处在学习阶段，知识结构尚不完善，加之学校一般又都没有专门针对机器人的系统的训练计划，大多数机电专业学生对于机器人知识体系的理解比较片面，尤其是低年级同学，参加机器人竞赛的过程很多时候都还是一个摸着石头过河的过程。这就需要指导教师抽出时间系统培训和引导学生。告诉学生应该看什么专业书籍、学习什么设计软件等等。这对学生快速建立起对机器人的系统认识、更深入地了解机器人起着非常重要的作用。
韩愈曾说过：“千里马常有而伯乐不常有。”积极参与机器人活动的同学是很多的。作为指导教师应该发掘那些有科技创新能力或有潜质的同学，并鼓励他们积极地参与机器人竞赛。教师在平时的教学中，要留心寻找那些基础好、创新能力强的同学，支持他们到大学生创新活动室学习和工作，为将来各种竞赛储备人才。待竞赛时再从这些同学中挑选表现突出的同学参赛。实践证明，好的开始是成功的一半。
3.结合其他教学环节
现阶段，我国还没有专门设置机器人的专业，只有机电专业与机器人的关系最接近。但机电专业关于机器人方面的课程还是太少。所以淮海工学院有针对性地在专业课程的教授过程中加入机器人相关技术。
增加机器人技术课程，开设了“机器人技术基础”课程，又增加了“机器人控制技术”、“特种机器人”等选修课程，目的是希望增加学生对机器人技术的认识，提高他们学习机器人知识的兴趣。在其他专业课中多引入机器人案例。例如在“机电一体化设计”课程中删掉了部分数控机床的内容，增加了机器人的教学案例。在“机械设计”中增加了关于机器人方面的结构分析案例。这样，就可以将机器人的机械、控制、传感器、电机等部分分别对应到相关课程，学生对机器人会有一个系统的认识。将竞赛机器人引入课程设计和毕业设计。针对高年级学生的“控制技术课程设计”、“机电系统课程设计”和毕业设计，将竞赛机器人作为课程设计和毕业设计的任务分配给学生，课程设计做相对成熟的内容，而毕业设计就可以结合竞赛来实施。通过其他的教学环节来支撑机器人教学能够取得较好的效果，学生也感到学习的针对性和趣味性增加了。
4.学生的分工协作
机器人作为一个复杂的机电系统，不是一个人所能完成的。所以团队的合作、个人的不同分工是非常重要的。对于大学生们来讲，知识结构、自学能力、工程实践、团队分工与协作是相辅相成的，他们需要在竞赛过程中不遗余力地完善自己的知识结构，提高和培养自学能力、工程实践、团队分工与协作能力。机电一体化是以机械学科为基础，融合了电子、计算机等学科的交叉学科，这就要求机电专业的学生所学的专业知识较多。在有限的时间里每个专业课都要学精那是不可能的，每个同学只能在一个或两个领域里有所深入。对于机器人竞赛而言，这就要求同学们有不同的侧重点，比如有些同学把重点放在机器人机构的设计和制作上，有些同学就以控制系统电路设计作为自己的主攻方向，还有编程能力强的同学主要负责算法和程序的设计。这样每个同学都会得到深入的锻炼，再通过同学们的相互交流、取长补短，同学们的创新能力就会有质的飞跃。
三、实践创新能力培养
通过参加机器人竞赛提高和锻炼了学生理论与实践相结合的能力、动手能力和自主创新能力。每年举行的各种机器人大赛为机电专业大学生在基本理论与实践相结合、实际动手能力、创新设计等方面提供了良好的平台。在当前注重学生综合能力的形势下，该平台的建设对学生们参加机器人竞赛和机器人、机电一体化系统创新设计、教学科研以及锻炼和提高学生们的创新能力都具有非常重要的意义。通过机器人竞赛前的培训和演练以及竞赛过程锻炼和提高参赛队员机电一体化系统的软硬件创新设计能力，从机器人竞赛平台的机械本体结构设计、传感检测技术与方法、自动控制理论与方法以及计算机编程技术等多方面都得到了很好的锻炼。淮海工学院机械工程学院一直以来都重视大学生参加机器人竞赛，在历届江苏省大学生机器人大赛获得“机器人游江苏”项目二、三等奖及“机器人游中国”项目二等奖、“机器人创新设计”项目三等奖，取得了丰硕的成果。
四、结束语
新的形势下，高等院校如何实现可持续发展关键在于是否能够培养出高素质的创新人才，而机器人竞赛则是培养学生创新精神和动手能力的最佳平台。参加机器人竞赛可以激发学生的兴趣与爱好，有利于提高学生自主学习的主动性、科研动手创新能力、团队协作能力以及就业竞争能力。借助机器人竞赛这个平台，教师可以改进教学方法，提高教学质量，促进教学体系的不断完善。
借助机器人竞赛的平台，在提高学生创新能力方面作出了积极尝试，并取得了良好的效果。若要想取得更好的成绩，需要学校进一步在政策和资金上加大投入力度，完善教师的激励机制，鼓励学生尽早参与机器人竞赛，夯实专业基础知识，建立起机器人的科研梯队，这些都需要坚持不懈的努力。
参考文献：
[1]房明,杨云川,于雷岩.浅谈普通高校本科创新型人才的培养[A].第八届沈阳科学学术年会论文集[C].
[2]田玉兰.关于应用型本科院校人才培养模式的研究[J].金融理论与教学,2011,(4).
【关键词】工业机器人；培训；应用；教学
1工业机器人应用技术人才岗位分析
工业机器人应用技术存在巨大的人才缺口，人才岗位需求主要集中在工业机器人设备维修、装配与调试、工业机器人的应用开发与系统集成等岗位，主要分为技术与销售两条人才培养路线。
2工业机器人应用技术专业培训目标
工业机器人应用技术专业培训目标是培养具有在生产一线从事工业机器人及其相关机电设备的安装、编程、调试、运行维护和设备管理的高端技能型专门人才。掌握使用工业机器人为主的工业控制、自动化应用等必备知识，具备从事工业机器人自动化生产线安装、调试、维护、系统集成的综合职业能力，适应工业机器人操作、工业机器人调试、工业机器人生产线维护、工业机器人设备集成和改造等职业岗位任职要求。
3工业机器人应用技术专业培训计划
3.1机械设计方向
工业机器人集成项目机械设计工程师成为职场新宠，要求能够针对集成项目进行方案设计、总体设计及机械结构设计。
3.2电气设计与调试方向
主要针对工业机器人应用集成项目电气部分，掌握常规的电气系统控制、PLC控制，掌握工业机器人的控制原理、PLC高级编程、机器人高级编程、机器人视觉应用及集成项目的电气设计方法，设计电气图纸。
4计算机仿真软件编程
随着机器人应用领域的扩展和现场示教环境的限制，借助计算机仿真软件的离线编程逐渐成为当前机器人编程应用者的一种普遍使用的编程方式。RobotStudio是一款机器人仿真软件，可以在办公室里面不间断地完成自动编程，借助虚拟机器人技术进行离线编程，如同将真实的机器人搬到了电脑中。Robotstudio软件中内置的虚拟示教器与真实的工业机器人示教器没有任何区别，对于学习机器人现场示教编程的，可以在基础工作站中进行学习使用。运用Robotstu-dio软件创建机器人基础工作站包括以下步骤：①创建机器人工作站布局；②由布局配置机器人控制系统；③同步现场数据至控制器；④设定与切换末端执行器；⑤示教编程；⑥仿真运行。点击菜单栏中的“仿真”，点击“播放”工具，机器人开始按照示教轨迹自动运行。
教师企业实践项目工业机器人技术培训总结
2018年11月5日至11月30日，我有幸参加了在四川长虹电子控股集团有限公司举办的2018年度高职“工业机器人技术”专业教师企业实践，现将本次实践情况总结如下。
本次企业实践为4周，课程分为参观考察专题讲座、专业讲座、专业实践、案例演练五个类型。第一周的主要内容为参观考察长虹科技馆、长虹精密、多媒体、空调、技佳精工、模塑公司，听取了长虹企业文化、生产运作管理、安全生产管理、工业4.0与中国20125、嵌入式软件开发等专题讲座。通过这一周的学习，我了解到了安全生产法律体系、生产现场管理、应急管理，学习了安全法律知识，增强了法律意识，掌握了安全知识,知晓了作业场所和岗位存在的危险因素、预防措施和事故应急措施，提高了安全技能，增强了事故预防和应急处置能力；了解了长虹企业文化的发展过程，长虹企业文化的理念，长虹企业文化的工作体系；了解了当前中国企业面临的环境与问题，世界范围内竞争对企业的挑战 ，互联网经济对生产运作系统的影响，认识了生产运作系统，优化和改善生产运作系统， 运作理论在服务行业的应用案例，新经济环境下生产运作的新策略；了解了信息、信息载体、信息交互及方式在人类社会进程中的作用以及第四次工业革命——人类社会进入“人—机”互联互通的新时代，认识了“中国互联网+” 及“中国制造2025”以及中、德、美、日四国工业发展异同及优劣势比较，对新时代企业发展的认识，第四次工业革命与我们的距离。让我了解到了许多在学校未涉及到的专业领域，开拓了视野，为后续的学习打下基础。
第二周的主要内容为参观考察中国工程物理研究院科技馆和长虹制造公司，听取了单片机在家电中的技术应用、自动化行业分析及现状专题讲座，电气控制原理及实践、人机交互及实践、系统设计及实践、离线编程及实践的专业讲座及专业实践。通过这一周的学习，我了解到了长虹只能制造发展的情况，包括发展背景、核心规划、整体解决方案以及实施成果；智能制造在企业生产中的应用包括推行智能制造的背景、对智能制造的理解、智能制造推行与应用；电气控制部分主要涉及到了配线规范、上电调试经验分享、元器件介绍及选型、电气设计流程、人机界面介绍、控制器介绍、机器人介绍，其中包括了PLC编程规范及相关视频。让我较全面地了解了自动化行业的整个发展情况以及对智能制造有了初步的认识，对机器人电气控制部分有了大概的了解。
第三周的主要内容是与工业机器人相关的硬件初步认识及相关软件的应用，包括工业机器人示教器、ABB机器人软件应用、系统设计、离线编程的专业讲座和专业实践，以及垛型计算相关的案例演练。具体为工业机器的作用、系统构成（本体、控制柜、辅加电机、PCK、串口、PC等）、机器人坐标系的定义、示教器的组成及使用、机器人视觉系统的结构与功能（软件、计算机、采集卡、摄像机、镜头、光源、工件等）、ABB Robotstudio软件的使用，包括软件界面及基本操作以及圆、圆柱、圆锥、码垛、工作站的设定、程序编写思路设计；工业机器人实训台设备的使用特点包括设备特点、设备构造及规格、电气控制说明等。通过本周的学习，我掌握了软件ABB Robotstudio软件的基本操作，了解到了工业和机器人实训台设备的使用特点。
第四周的主要内容是案例演练，分为了视觉码垛、工件装配、抛光打磨，主要是分组进行相关练习，我们组主要是进行通讯、坐标系、抛光打磨部分的任务。有些部分需要与机器人联机进行调试，有的项目可以只用软件进行。本周主要是对上周练习软件的继续学习和巩固，在学习的过程中查漏补缺，与同组的教师学员一起遇到问题、分析问题、解决问题，建立了深厚的友谊，也感谢培训单位和培训老师对我们学习的辛勤付出。
本次企业实践时间虽不长，但内容安排紧凑、形式多样，加上老师们专业的指导、教练示范、讲解以及我们的动手实践，不仅提高了我们的业务水平，而且也为后续学习机器人奠定了基础，可以说取得了不错的效果。大家认真倾听，认真记录，认真思考，收获很多。在学习工业机器人仿真软件的时候由于不熟悉仿真软件的操作环境，在对工件坐标系的创建、运动轨迹的仿真、操作窗口的意外关闭等内容经常出错，大家一次次地请教老师，直到把问题弄明白为止。这次培训我看到了他人的长处，也发现了自己很多方面的不足，深深的感觉到自己所学知识的肤浅和在实际运用中的专业技能的缺乏，特别是专业理论、专业技能，还有教学方法、教学理论方面都有待加强，理论知识只有通过实践、应用到实际操作过程中，才能深刻理解和掌握。因此，作为职业院校教师来说，就应该把实践教学环节放在一个重要的位置，从学生一入学开始就不断地培养学生的实际动手能力，等到毕业时就能够在短暂的培训后马上进入正常工作，给企业就能够带来稳定和及时的利润，职业教育的目标也就得到了充分的体现。
1.专业初识
飞行器设计与工程，顾名思义，就是设计先进的飞行器，主要面向航空飞行器设计。本专业方向具有较强的行业特色，航空航天工程是基本的服务方向；同时，在民用工程领域有广阔的市场。轰动世界的“阿波罗登月计划”“神舟”飞船等，都是本专业的杰作。
2.学业导航
本专业学生主要学习飞行器设计方面的基本理论和基本知识，受到航空航天飞行器工程方面的基本训练后，具有参与飞行器总体和部件设计方面的基本能力。
主干学科：航空宇航科学与技术、力学、机械学。
主要课程：材料力学、机械设计、弹性力学、结构力学、流体力学与空气动力学基础、飞行器动力学、飞行力学、力学性能与结构强度、试验技术、自动控制理论、飞行器总体设计、结构设计、复合材料设计与分析、空间制导控制、传热学与热防护等。
3.发展前景
在轰炸机、运输机、民航飞机等其他机型上面，中国与世界先进水平存在着不小的差距。各航空公司使用的大型民航飞机都是进口的，目前国内没有能力生产。本专业极具发展空间。
二、人才塑造
1.考生潜质
对数学、物理等有比较浓厚的兴趣。常查询航天飞机的资料，对航天飞机感兴趣，对飞机导航系统感兴趣。喜欢飞机模型，常看人造地球卫星发射的实况转播。渴望当一名宇航员。注意了解宇宙飞船的材料，常收集宇宙飞船的模型等等。
2.学成之后
本专业培养的工程技术人员和研究人员，具备较好的数学、力学基础知识和飞行器工程基本理论，同时有较强的飞行器总体结构设计与强度分析、试验的能力。
3.职场纵横
本专业毕业生能从事飞行器(包括航天器与运载器)总体设计、结构设计与研究、结构强度分析与试验，通用机械设计及制造等多方面的工作。
一、专业简介
1.专业初识
飞行器动力工程专业主要以航空发动机为研究对象，其目的就是生产出高效、实用、先进的航空发动机。由于航空发动机为载人飞行器提供动力，其在高速飞行、高性能和高可靠性等方面要求都极为严格，因此飞行器动力装置在动力工程领域一直处于技术领先地位并带动了相关学科的发展。
2.学业导航
本专业学生主要学习有关飞行器动力装置的基础理论和基本知识，受到机械工程设计、实验测试和计算机应用等方面的基本训练，具有飞行器动力装置及控制系统的设计、实验和运行维护等方面的基本能力。
主干学科：机械工程、力学、动力工程与工程热物理。
主要课程：机械原理及机械设计、电工与电子技术、工程力学、自动控制原理、工程热力学、传热学、流体(含气体)力学、动力装置原理及结构、动力装置制造工艺学、动力装置测试技术等。
3.发展前景
我国航天、航空事业的迅速发展，展示了本专业良好的发展前景。
二、人才塑造
1.考生潜质
具备扎实的数学、物理等方面的理论知识，掌握外语、计算机等必备工具。对飞行器的燃料装置感兴趣，了解飞行原理。常研究宇宙飞船的燃料，关注飞机的新燃料。常搜集飞行器动力资料，对飞机动力系统感兴趣，了解导弹动力装置等等。
2.学成之后
本专业培养具备飞行器动力装置或飞行器动力装置控制系统等方面知识的专门人才。
3.职场纵横
本专业毕业生可以在航空、航天、交通、能源、环境等部门从事飞行器动力装置及其他热动力机械的设计、研究、生产、实验、运行维护和技术管理等方面的工作。
一、专业简介
1.专业初识
飞行器制造工程专业是国防科工委重点建设专业，主要研究探索更方便、更快捷、更可靠的飞行器制造工艺、方法。本专业属于机械制造范畴，需要有很强的实践能力，不仅要学习机械制造的各种工艺、整套方法和流程，而且要对飞行器的设计有一定了解。
2.学业导航
本专业学生主要学习自然科学基础知识、制造工程基本理论和飞行器制造的基本理论和知识。通过各种实践性教学环节，培养运用所学的基本知识和技能，分析和解决飞行器制造工程中的实际问题的能力。
主干学科：机械工程、电子科学与技术、材料科学与工程。
主要课程：理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、航空工程材料、电工与电子技术、计算机技术、金属塑性成形原理、模具设计与制造、飞机零件加工与成形工艺、飞机装配工艺、飞机构造、计算机辅助飞机制造等。
3.发展前景
国内不仅在飞行器设计上与国外差距很大，在制造方面也有很大的差距。加强航空建设、国防建设，需要大批专门人才的不断努力，这预示着本专业前景十分广阔。
二、人才塑造
1.考生潜质
关注新型飞机，对飞机机械原理感兴趣，了解宇宙飞船的构造，收集过飞机图片资料，常观察各种飞机模型，希望做一名飞机设计师等等。
2.学成之后
本专业培养从事飞行器制造领域内的设计、制造、研究、开发与管理的专门人才。
3.职场纵横
本专业毕业生适应性强，社会需求量大，就业范围广，在广大科研院所、高科技产业和航空、机械、电子、计算机公司等单位都有用武之地。
一、专业简介
1.专业初识
飞行器环境与生命保障工程是以空间环境、生物技术、环境化工等学科为基础，研究飞行器救生系统为主，将人、机器、环境有机结合的复合型专业。目前，国内有三所高校开设了飞行器环境与生命保障工程专业：北京航空航天大学、哈尔滨工业大学和南京航空航天大学。
2.学业导航
本专业学生主要学习航空航天生理、空间环境工程、热控系统理论、控制理论、人机系统工程等基础理论，掌握从事航空航天环境模拟、控制与生命保障系统设计与研究所必需的基本知识和技能。
主干学科：动力工程与工程热物理、控制科学与工程。
主要课程：工程热力学、传热学、空间环境工程、航空航天生理学、控制理论、人机工效学、理论力学、材料力学、空调制冷技术、航空航天环境控制系统、航空航天安全工程、空间环境试验技术等。
3.发展前景
科学技术飞速发展，预示着航空航天技术广阔的发展前景。
二、人才塑造
1.考生潜质
喜欢关注宇航新闻，关注空间站的建设，对宇宙探索节目或介绍宇宙的文章感兴趣。对宇航员训练条件感兴趣，对宇航生物实验感兴趣。了解空间生理学，渴望了解外层空间等等。
2.学成之后
本专业培养的人才，具备航空、航天环境模拟控制、生命保障系统设计与研究能力，能在航空航天领域从事环境控制与生命保障系统设计，在民用领域从事热能利用、空调、供暖等系统设计。
Abstract： Appropriate management system of weapon equipment integrative acquirement is important to improve the benefit of acquirement cost and ensure acquirement quality. Using the ideology of whole system and whole life management， based on the theory of Business Process Reengineering， this paper establishes the management system of weapon equipment integrative acquirement， and puts forward the organization setting and run mechanism of weapon equipment integrative acquirement management.
关键词： 武器装备；一体化采购；管理体制；全寿命；业务流程重组
Key words： weapon equipment；integrative acquirement；management system；life cycle；BPR
中图分类号：F253.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）33-0131-02
0 引言
武器装备的一体化采购涉及武器装备的科研、订购、维修保障等一系列活动，在采购中不仅要考虑产品的前期购置，还必须注重产品的后期使用。建立与武器装备一体化采购工作要求相适应的管理体制，能极大地提高采购效益，使采购方成为精明的买主。
目前，武器装备采购管理体制大多都是根据传统的管理理论设置的。然而，传统的管理理论产生于工业时代，其核心思想就是斯密的劳动分工理论。20世纪末以来，世界经济发生了本质的变化，传统的管理理论暴露出诸多不足之处，难以适应新时期采购管理工作的需要。比如，分工理论虽然可以极大地提高个别作业和部门的效率，但往往造成对整个流程的忽视；容易导致管理盲点，部分职能没有相应的执行部门；科层制的直线职能式的组织结构会导致管理层次重叠，同一层次的组织各自为政，纵向组织层次过多，而且沟通成本也比较高；信息传递不畅甚至失真，由于信息是自下向上进行传递的，在层层传递中往往导致信息失真，而使得决策失误。
业务流程重组理论提供了一种解决传统管理理论缺陷的方法，本文正是基于这种方法探讨如何运用BPR建立合理的一体化采购体制，科学设置采购机构，优化采购运行机制，规范武器装备采购管理工作，提高采购效益，保证采购质量。
1 业务流程重组与全系统全寿命管理
1.1 业务流程重组
业务流程重组的基本思想是：传统分工原则将一项原本完整的工作流程人为分成不同部分，由相对独立的不同部门按一定次序完成工作；BPR意在对传统工作流程重新设计、拆除人为地设在市场、设计、生产、销售、财务、人事等职能之间的围墙，使其恢复原本面貌以提高工作效率。
BPR一改传统的小改小革，以获取个别环节的减损增效的做法，而从整个流程来考虑资源和要素的合理配置和重新组合，使原本分散在各部门支离破碎的流程片断重新还原为一个整体，减少重复环节、降低协调和交换的难度和成本，从而使企业业绩有突破性增长。
根据BPR的思想精髓，把BPR项目实施设想成一种高层次的立体形式，整个BPR的实施体系由观念重建、流程重建和组织重建三个层次构成，其中以流程重建为主导，而每个层次内部又有各自相应的步骤过程，各层次也交织着彼此作用的关联关系。
1.2 全系统全寿命管理
装备全寿命是指产品从立项论证直到退役处理的整个时域历程。一般装备的寿命周期大致可分为论证、方案、工程研制、生产与部署、使用与保障、退役处理等阶段。装备的全系统全寿命管理，可以理解为从横向上通观产品的全局，也就是说管理者要把管理对象的全部内在的和外在的因素作为一个整体系统来研究和处理，要把产品及其配套的设施、设备、仪器、工具、器材、资料等保障部分进行通盘考虑，进行统筹考虑，统一解决，同步发展。
2 一体化采购管理体制的规划和设想
完整的一体化采购必须具备三个特征：规范化、专业化和系统化。
规范化是一体化采购的前提和基础，采购过程中的各项工作均按照相关的法规和制度进行。
专业化是一体化采购的重要保证，采购过程中的各项工作均有专门的部门和人员负责。
系统化是一体化采购的主要特征，按照全系统全寿命管理的要求，统筹考虑产品科研、采购、使用保障和维修等工作。
3 一体化采购管理体制的建立
3.1 一体化采购管理机构设置
在采购机构设置过程中，主要考虑以下三方面的要求：
①根据政府采购制度的基本要求，应建立竞争、评价、监督、激励机制，加强计划制定、合同订立、合同履行、合同审计、合同监督工作，使计划制定、合同订立、合同履行、合同审计和合同监督部门相对独立，改革和完善与国家采购制度相适应的产品采购体制。
②根据业务流程重组理论，一项完整的工作流程应由一个部门独立完成。武器装备采购流程，特别是大宗或比较贵重的武器装备采购，一般需要经历采购项目论证、审批、招标、议（决）标、采购合同订立和合同履行等阶段。对于上述阶段中的各项工作，都应由专门的采购管理机构负责。
③根据全系统全寿命管理理论，在机构设置中必须包括武器装备定购、科研和使用维修等部门，以满足在装备全寿命中各阶段的管理要求。
根据以上三方面的要求，确定武器装备一体化采购管理机构设置如图1所示。
在图1的机构设置图中，各部门的职能分工如下：计划管理部门负责定购、科研、维修计划的制定、指标、定购论证和价格管理工作；合同订立部门负责定购、科研、维修合同的订立；合同履行部门负责定购、科研、维修合同的履行；装备使用保障部门负责产品使用管理和保障工作；装备修理管理部门负责产品维修工作。
3.2 一体化采购管理运行机制
在武器装备一体化采购管理运行机制中包括四部分的内容：科研管理工作运行机制、定购管理工作运行机制、维修工作运行机制和科研、定购、维修工作接口。
①科研管理工作运行机制。由计划部门制定科研计划，对科研项目进行招标。合同订立部门根据科研计划，与承制方签订合同。合同履行部门根据合同订立部门所签订的合同，进行合同履行。
②定购管理工作运行机制。由计划部门制定定购计划，进行招标。合同订立部门根据定购计划，与承制方签订合同。合同履行部门根据合同订立部门所签订的合同，进行合同履行。武器装备使用保障部门在武器装备使用阶段负责保障工作。
③维修管理工作运行机制。由计划部门制定维修计划，进行招标。合同订立部门根据维修计划，与承制方签订合同。武器装备修理管理部门根据合同订立部门所签订的合同，进行维修合同履行。
④科研、定购、维修管理工作接口。武器装备使用保障部门根据所定购产品的使用情况，提出武器装备改进需求和武器装备补充需求。武器装备修理管理部门根据武器装备维修情况，提出武器装备改进需求。
4 一体化采购管理体制的评估
由于武器装备一体化采购体制所带来的效益主要是间接的、无形的，很难直接度量，可以用以下几个指标进行评估。
武器装备一体化采购管理体制评估指标如图2所示。
①采购费少。由于采用了全系统全寿命的管理思想，在采购中不仅考虑了武器装备的购置费，而且考虑了武器装备的使用保障费用，达到使武器装备寿命周期费用最少的目标。
②采购时间短。由于采用了业务流程重组的原理，采购工作流程顺畅，减少采购工作中的不必要环节，减少了采购时间。
③武器装备采购质量高。采购中的各项工作流程均由专门的机构负责，增强了各项工作力度，对武器装备的监督力度加大，有效保证了采购的武器装备质量。
④武器装备使用效率高。在组织机构中专门设立了负责装备维修和保障的部门，保证了武器装备的顺利使用。
⑤管理水平高。管理专业化水平提高，不仅使各部门的管理水平，而且使整个采购管理体系管理水平有所提高。
5 结论
本文所建立的武器装备采购体制从组织上将采购计划制定、合同订立、合同履行等职能相对分离，形成了既相对独立、相互制衡、各司其责又相互配合、相互促进的组织体系，部门分工明确，决策、管理、执行层次清晰。横向上实行分专业管理，设立完备的职能管理机构，将采购相关的各项指责分别由相应的专业化组织机构承担，对各项采办工作实行专业化分工管理，形成了由合同订立、合同履行等若干相对独立的管理指挥线。能极大地提高武器装备采购部门的采购效益，保证武器装备采购质量。
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[2]罗学文.当代企业流程重组研究[D].吉林大学硕士论文，2005.3.
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