工业4.0背景下的工业机器人人才需求分析

工业4.0背景下的工业机器人人才需求分析（1）华南工业机器人应用培训中心余任冲2015，广州什么是工业4.0？工业4.0概念源于2011年汉诺威工业博览会，德国业界提出该想法是为了提高德国工业的竞争力。工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命，它描述了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式，旨在通过充分利用信息通信技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统（CPS）相结合的手段，将制造业向智能化转型。工业4.0告诉我们创新和跨越要成为下一个发展中的主题，如何通过创新来跨越，在短期市场绩效中的成功转型获得成功，这是制造业面临的问题。具体而言，“工业4.0”主要分为两大主题，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。尤其值得注意的是，与以往集中式控制的工业生产模式不同，“工业4.0”将更强调“分散化”，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并产生各种新的活动领域和合作形式，创造新价值的过程将发生改变，产业链分工将被重组。为什么是4.0？工业化革命经历了以下几个阶段：工业1.0。这是一场始于18世纪末，以蒸汽机发明为标志的生产模式变革过程，伴随着蒸汽驱动的机械制造设备的出现，结果是机械生产代替了手工劳动，经济社会从农业社会向以机械制造带动的工业社会转变。工业2.0。第二次工业领域的大变革发生在19世纪末期，形成生产线生产的阶段，即随着基于劳动分工的、电力驱动的电气化时代。工业3.0。始于20世纪70年代的信息化工业革命被称作第三次工业革命，其标志是1969年第一个可编程逻辑控制器（PLC）的出现，使得生产组织可以用电子和IT（计算机信息化）技术实现制造流程的进一步自动化，机械设备开始代替人类作业。工业4.0。所谓“工业4.0”，是相对于18世纪引入机械制造设备的“工业1.0”、20世纪初电气化的“工业2.0”及20世纪70年代信息化的“工业3.0”而言的第四次工业革命。在2011年于德国举行的“汉诺威工业博览会”（HannoverMesse2011）上，德国人工智能研究中心董事兼行政总裁沃尔夫冈·瓦尔斯特尔教授在开幕式中提出，要通过物联网等媒介来推动第四次工业革命，提高制造业水平。在2013年举办的“HannoverMesse2013”上，由官产学专家组成的德国“工业4.0工作组”发表了最终报告—《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》，宣告以物联网和制造业服务化为特征的第四次工业革命到来。工业4.0和“智慧工厂”“智慧工厂”是以信息物理系统（CPS）为核心的新一代制造业模式。CPS概念最早是由美国国家基金委员会在2006年提出，被认为有望继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮，其核心是3C（Computing、Communication、Control）的融合。CPS是融合技术、包括计算、通信及控制（传感器、执行器等）。具体而言，“工业4.0”主要分为两大主题，一是“智慧工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。CPS的“3C”概念模型工业机器人属于上述信息物理融合系统（CPS）或"物理计算"理念或课题（PhysicalComputing）。据统计，目前全世界大约有100万机器人在世界各个角落辛勤工作，特别是在人类难以胜任的危险环境里。日本是机器人密度最高的国家，每10万人中就有295个机器人（如下图所示）。定在安全工作地点，而是与人一起协同工作。人在无人工厂里更多起的是监视照看作用。在劳动力成本上升和劳动条件改善的要求背景下，会有越来越多的“无人化”工厂在我们国家这个世界工厂诞生，那时，中国将实现制造业的转型升级。1.5中国工业机器人市场2014年是中国工业机器人的发展元年。在这一年里，机器人在汽车制造以外的一般工业领域应用需求快速增长，中国市场新增工业机器人4.55万台，同比增长35.01%；A股市场上新增了15家上市公司涉足机器人领域，投资总规模达到44.39亿元；地方政府密集出台机器人相关扶持政策，机器人产业园超过35个，总规划投资额超过5000亿元。工业机器人市场的四大特点投资热。2014年，机器人产业备受关注，机器人题材企业受到投资商前所未有的热捧，上市公司不断加码机器人业务。GRII统计数据显示，2014年上市公司投资机器人规模达44.39亿元；2014年A股市场新增15家公司涉足机器人业务，累计达到42家（不含新三版）。地方政策密集出台。截至2014年底，全国有超过15个地方政府出台了机器人发展政策或机器换人政策；已建或拟建的机器人相关的产业园（基地）已经超过35个，产业园规划面积超过3万亩，到2020年的规划投资额超过5000亿元。工业4.0概念热炒。“工业4.0”是2014年工业自动化领域和机器人领域被谈及最多的一个词汇。德国“工业4.0”是通过信息网络与物理生产系统的融合来改变当前的工业生产与服务模式，是未来制造业的发展方向。要实现“工业4.0”的目标，中国制造业商有很长的路要走，但该概念确实受到热炒，甚至有企业已经套上了“工业4.0”的标签。外资品牌加快布局。“四大巨头”加快布局中国市场，扩大领先优势，年初库卡上海年产5千台的亚洲新工厂开幕，至此，四大巨头均已在中国设立了生产基地，且在汽车制造之外的一般工业领域，四大巨头已基本完成了布局；价格是竞争最直接的体现，外资品牌加入价格战，以安川、川崎等为代表的外资品牌大幅降低机器人产品价格，以抢在国产机器人品牌起来之前抢占市场。2014年市场新增4.55万台GRII统计数据显示，2014年中国市场新增工业机器人预计达到4.55万台，同比增长35.01%。2015年市场增长速度将进一步加快，预计增幅将超过40%，达到6.42万台，电子制造业已经成为第二大增长引擎，主要集中在高精密、高速度的平面关节机器人以及直角坐标机器人上。1.6人才挑战在德国企业界谈到工业4.0未来面临的挑战时，无论是传统制造业企业，还是ICT企业，都把人才问题看作他们面临的共同挑战。德国企业普遍认为，工业4.0导致了对优秀员工标准的转变，工业4.0建立在一个开放、虚拟化的工作平台之上，重复性的熟练体力和脑力工作不断被智能机器所替代，人机交互以及机器之间的对话将会越来越普遍，员工从服务者、操作者转变为一个规划者、协调者、评估者、决策者。德国认为，目前德国传统的大学教育体系中的学科设置和教学理念是基于上个世纪70年代工业需求制定的，过去的40年学科专业不断细分的教育模式难以培养能够驾驭日益复杂综合的制造业体系，工业4.0的实践不仅仅对企业自身提出了挑战，而且对传统的教育体制提出了新挑战。最近有两本书大家很关注，《第二次机器时代》和《21世纪资本论》，他们讨论了一个共同话题——谁来控制财富和资源的分配。《21世纪资本论》强调了资本在财富分配中的重要性，认为工业革命以来资本的收益率长期来看高于国民收入的增长率，换句话说，长期以来资本收益高于劳动的收益率，社会财富分配越来越不均衡，这是一切不平等的根源。《第二次机器时代》以及该书作者关于幂率经济的文章都强调了创新性人才的重要性，作者认为，数字化技术使得资本不再是稀缺资源，创新型人才是“第二次机器时代”最稀缺的资源，那些具有创新精神并创造出新产品、新服务或新商业模式的人才正成为市场的主要支配力量，是资本追逐的对象，是社会财富主要分配者，创新性人才比以往任何时候都重要。2013年牛津大学调查了美国702种工作，并分析了未来10到20年被机器取得的可能性，其中47%的员工肯定会被替代、19%的员工有可能被替代，这意味着你在职场上的竞争对手将不是你的校友，而是智商快速提升的机器人，智能制造时代让人们都要思考，什么样工作将会被机器替代?全社会应当如何打造一支适应智能制造体系的新型产业工人大军?应当面向智能制造如何建立一套新的教育理念、学科体系和培养模式。(来源：网络《深刻解析：工业4.0——为什么？是什么？如何看？怎么干？》)2014下半年来，机器人和人工智能的话题非常走红，大家最关心的一个话题，就是机器人是否能取代人类。在其它的领域尚且难说，人才市场首先就受到巨大的冲击。由牛津大学与德勤公司在11月发布的一项联合研究报告中称，自动化技术将在未来20年冲击30%的英国劳动力市场。另一项由牛津大学于2013年底进行的研究中称，自动化技术将在未来20年冲击近半数美国劳动力市场。两项研究认为，低技能劳动力与低技术人才在未来20年所受的影响最大。在另一方面，2014年智能终端、物联网、移动互联网、大数据、云计算、互联网金融等领域，正在全面推进，快速发展。无论是在全球市场还是在中国市场，上述每一个领域都孕育着巨大的商业机会。中国电子商务研究中心监测数据显示，2014上半年，我国电子商务交易额达5.85万亿元，同比增长34.5%；B2B交易额达4.5万亿元，同比增长32.4%；网络零售市场交易规模达1.08万亿元，同比增长43.9%。新兴技术与传统产业融合，大量跨产业、跨领域、跨技能的融合，都在挑战着传统人才的技术与能力。1.7工业机器人应用工程师人才荒伴随着机器人热的另外一个隐忧也随之浮出水面，那就是工业机器人应用工程师的人才荒。一台工业机器人（机械臂）能否投入到生产当中去，以及能发挥多大的作用，取决于生产工艺的复杂性，产品的多样性还有周边设施的配套程度。而解决这些问题却需要3到5名相关的操作维护和集成应用人才。目前，机器人在汽车制造以外的一般工业领域应用需求快速增长，而相应的人才储备数量和质量却捉襟见肘。工业机器人应用（系统集成）是典型的多学科交叉融合的行业，其特征是三高一低，即高技术门槛、高人才门槛、高资金门槛，一低就是低产出。这就决定了其应用很难从一个行业直接地推广到另一个行业，最近的例子是电子制造行业代工巨头富士康科技集团，试图把机器人汽车行业的经验移植到3C（计算机、通讯和消费性电子）行业，富士康本想用“百万机器人计划”来解决中国工厂日益上涨的劳工成本，但是从目前的情况来看，要实现iPhone产线全自动的想法可能还需要等待一段很长的时间。“百万机器人”计划受挫，说明工业机器人应用不仅需要机器人专业知识、一般学科知识与特定领域知识的深度融合，更需要大量成功的案例经验，这就导致“试错”成本畸高，广大潜在的机器人用户持观望态度。目前的当务之急，是大量培养掌握机器人系统知识并能与各行业工艺要求相结合的应用工程人才，帮助用户解决机器人的应用的实际问题，取得实效，以此开拓机器人市场。据统计，2014年中国市场新增工业机器人预计达到4.55万台，同比增长35.01%。2015年市场增长速度将进一步加快，预计增幅将超过40%，达到6.42万台，电子制造业已经成为第二大增长引擎，主要集中在高精密、高速度的平面关节机器人以及直角坐标机器人上。下面以国内某知名电子制造企业自动化工程师/专家（机器人应用）的招聘要求为例，来了解目前客户对机器人应用工程师岗位的要求：我们需要您：1.负责电子产品制造自动化的推行，根据产品的制造工艺流程结合IE知识提出自动化的解决方案并组织实施；2.负责生产自动化系统解决方案开发及应用实施，主导本领域现场改善；3.进行本业务范围自动化综合改善团队的技术和项目管理工作；4.带领工程师/技术员/技师分析和处理解决现场自动化设备应用中的异常及设备故障，组织技术攻关和改进。我们期望您：1、机械设计或自动化相关专业，本科以上学历，英语四级以上2、精通ABB或三菱机器人应用经验，对电子产品生产全流程深刻理解；3、具备机器人为核心的系统方案规划、机器人应用3年以上工作经验4、有电气设计及软件设计经验，如智能机器人、计算机视觉、机器智能应用等相关专业优先5、具有系统IE相关技能并能组织现场改进实施经验者优先从上面招聘要求不难看出，目前客户对使用工业机器人的要求无外乎是熟悉一到两个著名品牌的工业机器人应用知识，具备一定年限的工作经验，能与产品的制造工艺流程结合提出机器人应用解决方案；具备一定的项目管理经验，最好是软硬件结合（具备上位机软件系统和机器视觉系统开发经验）。这样的要求能最大程度降低“试错”成本，提高设备的周转率和加快项目实施速度。但这样一个机器人高端集成应用的技术人才从目前来讲属于凤毛麟角，而操作机器人的技术人员，一年来工资已涨了一倍，与机器人相关的专业技术人才将随着机器人产业的雄起而迎来新的事业起点。机器人始终需要人来操作、维护、保养。人和机器的关系属于一种控制链的关系，因此只有将人与机器进行协同合作才能达到人机合一的效果，为企业创造更高的工作效率，所以机器人产业的壮大又为机器人服务人才制造了新的市场机会。人不可能完全被机器人代替，眼下很多企业最大的问题就是技术工人的招募和管理问题，目前普通企业中最缺的就是熟悉机器人操作和维护的技术工人，而机器人应用的系统的开发工作往往就交由系统集成商完成。企业把工业机器人买回来以后，想要把标准的机器人变成一台可以投入生产的专用自动化设备，这就需要机器人应用工程师结合生产工艺和工件的类型，通过手动示教编程并结合周边的辅助设施，才能使机器人完成特定的任务，这样的系统我们一般称为机器人工作站。一般来说，对如何操作工业机器人的研究并不是一门新的学科，它只不过是对传统学科理论的一种综合。一般涉及的专业有：电气工程及其自动化电气工程及其自动化涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，其主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合，电工技术与电子技术相结合，元件与系统相结合，使学生获得电工电子、系统控制、电气控制、电力系统自动化、电气自动化装置及计算机应用技术等领域的基本技能。该专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识，具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。电气工程及其自动化专业是为各行各业培养能够从事电气工程及其自动化、计算机技术应用、经济管理等领域工作的宽口径、复合型的高级工程技术人才。过程装备与控制工程专业介绍：本专业培养具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面知识的高级专门人才，以适应现代化工业发展的需要。本专业培养具备过程装备与过程控制基础知识与应用能力，能够在化工、炼油、医药、轻工、环保、食品等领域从事过程装备与过程控制设计、研究、制造、管理的高级工程技术人员。本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。机械工程及自动化

机械工程及自动化（Mechanicalengineeringandautomation）是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。业务培养目标：本专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。业务培养要求：本专业学生主要学习机械设计与制造的基础理论，学习微电子技术、计算机技术和信息处理技术的基本知识，受到现代机械工程师的基本训练，具有进行机械产品设计、制造及设备控制、生产组织管理的基本能力。嵌入式开发专业嵌入式系统开发专业旨在培养具备嵌入式系统微处理器及外围设备的硬件设计能力、以及嵌入式操作系统及应用软件的开发能力的专业技术人才。本专业重视学生实践开发能力的培养，需要通过实例教学方法，激发学生的学习兴趣，使学生具备较强的实践开发能力。学校需要配备嵌入式开发实验室，大量增加学生的实际动手机会。机电一体化本专业旨在培养从事机电设备的使用、维护、维修、设备的管理与设计等工作的高素质、高技能、应用型高级职业技术人才。机电一体化技术专业应用领域广泛。毕业生主要可从事数控设备的维护、调试、操作、制造、安装和营销等技术与管理工作，就业岗位群大。本专业培养具有机械、电子、液（气）压一体化技术基本理论，掌握机电一体化设备的操作、维护、调试和维修，掌握应用机电一体化设备加工的工艺设计和加工工艺的基本方法和基本技能的工程技术人才。还包括电、车、钳三种工人的职业。1.8工业机器人应用人才教育2012年5月30日国务院通过了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》工业机器人等高端装备制造产业已列入“十二五”国家战略性新兴产业。预计到2015年中国机器人市场需求总量将占全球比重16.9%成为全球第一大市场。10年后机器人产业将是一个上万亿元产值的产业集群。目前，不少教育集团也将目光转向工业机器人应用人才教育领域，希望为我国的高端制造业和工业机器人应用的发展添砖加瓦，通过职业教育和企业人才培训来助力“中国智造”。工业4.0时代背景下，信息化与全球化融合、个性化和定制化生产方式和生活方式以及大数据、云计算、虚拟化生活等等新技术的和理念的涌现，都给现代工业机器人应用人才培养模式带来新的挑战。这就要求我们的职业教育和人才培训要培养出适应第三次工业革命需要的创新型人才和高素质劳动者。人才培养理念工业4.0的人才培养理念将遵循教育规律和人才成长规律，以人的综合素质提升为核心，以云计算、云教育、大数据等新兴的交互式媒体运用为方式，结合成功的案例经验，注重跨学科视野和思维的培养，注重个性化差异发展的因材施教，注重知识的学习和学习知识的能力并重，强调应用实践经验的积累，培养人才的创新意识、合作意识、发展意识和服务意识，创新教育模式和学习模式。人才培养目标根据工业机器人应用的要求不同，结合生产实践经验，对工业机器人应用人才培养的目标要与工厂或客户的实际需求结合起来，为企业输送一批既具备工业机器人控制系统知识，又能结合工艺和生产要求，能提出自动化解决方案并组织实施的应用人才。人才培养内容根据工业机器人应用技术岗位的不同，对人才培养的内容定位为面向培养面向汽车、机械加工、食品、电子等行业企业，主要从事包含自动化成套装备中工业机器人作业单元的现场编程、调试维护、故障诊断、人机界面、触摸屏编程等生产技术管理工作，以及工业机器人技术销售和售后服务工作。工程师岗位分成3类：工业机器人现场示教编程维护工程师、工业机器人系统开发方案工程师、工业机器人系统集成应用工程师。人才培养方法和途径在工业4.0时代背景下，教育面临更多非传统领域的挑战，通过在线教育平台视频授课等模式，以网络教育、游戏化学习、虚拟化学习与校中厂、厂中校等现实课堂有机结合的新型教育