工业机器人应用与维修专业课程标准与方案.docx
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工业机器人应用与维修专业课程标准与方案
工业机器人应用与维修专业课程标准与方案
一、招生对象及学制
1．招生对象：
普通高中生、中等职业学校毕业生。
2．学制：
三年
二、专业培养目标
本专业培养拥护党的基本路线，德、智、体、美等全面发展，具有良好的科学文化素养、职业道德和扎实的文化基础知识。
具有获取新知识、新技能的意识和能力，能适应不断变化的工作需求。
熟悉企业生产流程，具有安全生产意识，严格按照行业安全工作规程进行操作，遵守各项工艺流程，重视环境保护，并具有独立解决非常规问题的基本能力。
掌握现代工业机器人安装、调试、维护方面的专业知识和操作技能，具备机械结构设计、电气控制、传感技术、智能控制等专业技能，能从事工业机器人系统的模拟、编程、调试、操作、销售及工业机器人应用系统维护维修与管理、生产管理及服务于生产第一线工作的高素质高技能型人才。
三、工业机器人技术专业人才培养需求分析
1.工业机器人技术专业人才的社会需求分析
（1）工业机器人技术发展现状
a.工业机器人正向全球范围内普及
生产力在不断进步，推动着科技的进步与革新。
自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。
全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。
随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高,机器人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。
此外,在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多,如无人侦察机（飞行器）、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。
机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。
“工业4.0”两大主题，“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；“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。
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。
目前，全球工业机器人装机总量已达到100多万台，主要分布在日本、美国、德国等发达国家。
机器人新增的需求主要来自中国等新兴市场，日本等发达国家的保有量较为平稳。
在我国，工业机器人的最初规模应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。
工业机器人主要以点焊、弧焊、装配和搬运机器人为主，我国的工业机器人市场已经开始形成，特别是加入WTO以后，对各种以工业机器人为主的先进自动化装备的需求日益迫切。
我国现有的机器人研究开发和应用的工程单位超过200家，其中从事工业机器人研究和应用的超过80家。
基本掌握了操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，开发出弧焊、点焊、装配、搬运等机器人，目前生产的各类工业机器人中有90%以上用于生产中。
b.中国将成为全球最大的机器人市场
近年来，中国已成为工业机器人增长最快的国家之一。
2004年以来，国内机器人市场年均增长率达到40%以上。
2011年，我国工业机器人市场增长率更是高达51%，位居全球第一。
23000台的绝对增量也仅次于日韩，排在全球第三位。
中国工业机器人几年内或将迎来井喷式发展，而非简单的线性增长。
这种井喷式增长，与我国人口和经济现状密切相关。
过去我们曾依靠低廉而充沛的人力资源，将中国发展为世界最大制造业大国。
但随着用工成本的增长，“人才红利”取代“人口红利”，成为中国制造向中国智造转变的关键。
在这样一个转折点上，工业机器人的井喷式增长，既反映出这样的趋势，也将为中国制造提“智”奠定坚实基础。
机器人产业作为高端智能制造的代表，在新一轮工业革命中将成为制造模式变革的核心和推进制造业产业升级的发动机。
数据显示，国内工业机器人市场需求日益强劲，新安装量年均增长高达40%。
三年内，机器人的应用会有快速的增加，五年后，机器人的应用就会有一个直线式的上升。
可见，我国机器人的应用是今后发展的一个大趋势。
c.国家政策扶持机器人产业的发展
2012年4月，科技部出台《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》，提出“十二五”期间将重点培育发展工业和服务机器人新兴产业。
其间，我国将攻克一批智能化高端装备，发展和培育一批高技术产值超过100亿元的核心企业。
在第二个“规划”中，提出攻克工业机器人本体、精密减速器、伺服驱动器和电机、控制器等核心部件的共性技术，自主研发工业机器人工程化产品，实现工业机器人及其核心部件的技术突破和产业化。
服务机器人规划中提到，全球服务机器人的产值将由2010年的约171亿美元，增加到2025年的517亿美元。
我国将重点培育发展服务机器人新兴产业，重点发展公共安全机器人、医疗康复机器人、仿生机器人平台和模块化核心部件等四大任务。
2012年8月，财政部公示2012年智能制造装备项目拟支持单位名单，共有64个项目入围，其中机器人相关的上市公司项目达到9个，包括挂在柴可力的WP517系列发动机柔性自动化装配生产线、软控股份和赛轮股份的轮胎行业工业机器人产业化、宝信软件的基于开放式标准总线大型自控系统、海立股份的空调压缩机柔性自动化装配生产线、三一重工的自动导引车AGV系统工程机械产品加工应用、海大集团的面向包装物流领域搬运机器人、天地科技的高端液压支架智能焊接加工车间以及振华重工的海上钻井平台装备制造智能化焊接车间等。
国家政策显示将大力扶持机器人及工业自动化产业的发展。
中国本周公布了实施制造强国战略的首个十年行动纲领《中国制造2025》，她被视为中国版的“工业4.0”规划，为继改革开放以来，再次向西方开放式学习。
行动纲领提出：
紧密围绕重点制造领域关键环节，开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。
支持政产学研用联合攻关，开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化。
依托优势企业，紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化，建设重点领域智能工厂/数字化车间。
对于机器人，围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人、特种机器人，以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用需求，积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用。
突破机器人本体、减速器、伺服电机、控制器、传感器与驱动器等关键零部件及系统集成设计制造等技术瓶颈。
d.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。
（2）工业机器人人才需求分析
a.机器人及智能装备产业的发展迫切需要大量高技能人才
中国工业机器人市场近年来持续表现强劲，市场容量不断扩大。
工业机器人的热潮带动机器人产业园的新建。
到目前为止，上海、徐州、常州、昆山、哈尔滨、天津、重庆、唐山和青岛等地均已经着手开建机器人产业园区。
产业的发展急需大量高素质高级技能型专门人才，人才短缺已经成为产业发展的瓶颈。
b.工业机器人的日益广泛应用需要高技能专门人才
传统制造业的改造提升、人工成本快速提高促使企业用工业机器人来提高产业附加值、保证产品质量，使工业机器人及智能装备产业面临前所未有的发展时机。
目前在长三角地区使用工业机器人的企业六千多家，人才缺口达5000人左右。
不仅企业需要工业机器人现场编程、机器人自动化线维护等方面的人才，还需要大量从事工业机器人安装调试和售后服务等工作的专门人才。
随着我国制造业的发展，预计未来3-5年，工业机器人的增速有望达到25%，高技能人才缺口将逐年加大。
c.工业机器人应用人才结构性矛盾突出
目前国内高职院校尚无工业机器人应用方面的对口专业，从事工业机器人现场编程、机器人自动线维护、工业机器人安装调试等岗位的人员主要来自对电气自动化技术、机电一体化等专业毕业生的二次培训，而且短期培训难以达到岗位要求。
d.工业机器人应用人才荒
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，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。
从一些招聘要求不难看出，操作机器人的技术人员，是目前企业中最缺的技术工人。
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。
e.机器人技术对接区域经济
许昌市作为河南省中原城市群的主要城市之一，在许昌市建设的国家电子信息产业园、中原电气谷，为机械加工、汽车后市场、电子信息类专业的发展提供了强大的支撑，入住的企业急需高水平技能型的机械加工、电子信息等专业从业人员。
此外还有服务于许昌周边地区及珠江三角洲和江浙等沿海经济发达地区的从业人员。
机器人技术集电子、信息、物流、自动控制、数控技术于一体，许昌一些现代化水平比较高的企业（比如：
富士康集团新郑工业园区、中烟集团许昌公司、许继集团、森源电气）开始越来越多地应用工业机器人。
一方面是工业机器人应用高端技术人才需求飙升，一方面是相应的人才供应奇缺，更为重要的是，工业机器人应用及高端技术人才的大量缺口，已经开始制约相关技术领域的进展，成为地方产业发展的掣肘。
因为，强化校企合作，推行嵌入式课程，创新专业申办，岗位实训等学科教育创新模式，通过开设短期培训班或专业共建模式，引入实务课程，提升教育质量。
推行“出口即入口”教育模式，即为从人才培养的最终就业目标倒过来设计课程内容，解决学生就业问题。
2.职业岗位分析
本专业职业岗位群如表1-1-1所示
表1-1-1电气自动化专业职业岗位群
类别
职业岗位名称
主要工作任务
职业资格证书
初始岗位
工业机器人设备操作员
工业机器人设备操作
维修电工中（或高）级职业等级证、机器人操作技师证
机器人运行维护与管理人员
工业机器人设备的调试与维护
维修电工中（或高）级职业等级证、机器人操作技师证
迁移岗位
工业机器人工作站设计与安装
工业机器人工作站设备的设计、安装与调试
维修电工中（或高）级职业等级证、可编程控制系统设计师
销售客服工程师
掌握销售渠道和方法，能妥善地解决售后服务中的各类技术问题
维修电工中（或高）级职业等级证、机器人操作技师证
发展岗位
工业机器人高级工程师
工业机器人生产线的开发和设备设计
维修电工中（或高）级职业等级证、可编程控制系统设计师
机器人操作技师证
项目经理
工业机器人系统集成设计
维修电工中（或高）级职业等级证、可编程控制系统设计师
机器人操作技师证
3.职业资格证书
证书名称
等级
颁证机构
知识技能
配套课程
维修电工中（或高）级职业等级证
中（或高）
中华人民共和国人力资源和劳动保障部
具备维修电工、电气控制技术知识和技能
电工电子技术、电机与电气控制技术、PLC可编程控制器
工业机器人操作员证
资格证
中华人民共和国人力资源和劳动保障部
工业机器人操作知识和技能
工业机器人现场编程、工业机器人自动生产线的安装、调试和维护
可编程控制系统设计师证（四级）
资格证
中华人民共和国人力资源和劳动保障部
具备可编程控制器的程序设计技能
PLC可编程控制器
表1-1-2电气自动化专业职业资格证书
四、人才培养规格
（一）素质结构
1.基本素质
（1）健康的体魄
（2）良好的政治素质
（3）健康的心理素质
2.职业素质
（1）良好的职业操守和职业道德
（2）具有安全、文明生产以及环境保护意识
（二）能力结构
1.专业能力
（1）能读懂机器人应用系统的结构安装图和电气原理图，整理工业机器人应用方案的设计思路。
（2）能测绘简单机械部件生成零件图和装配图，跟进非标零件加工，完成装配工作。
（3）能维护、保养工业机器人应用系统设备，能排除简单电气及机械故障。
（4）能根据自动化生产线的工作要求，编制、调整工业机器人控制程序。
（5）能根据工业机器人应用方案要求，安装、调试工业机器人及应用系统。
（6）能应用操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置，绘制逻辑运算程序。
（7）能收集、查阅工业机器人技术资料，对已完成的工作进行规范记录和存档。
（8）能对机器人应用系统的新操作人员进行培训。
（9）能维护、保养设备，能排除简单电气及机械故障。
2.方法能力
（1）具有制定出切实可行的工作计划,提出解决实际问题的方法能力；
（2）具有对新知识、新技术的学习能力,通过不同途径获取信息的能力，以及对工作结果进行评估的方法能力；
（3）具有全局思维与系统思维、整体思维与创新思维的方法能力；
（4）具有决策、迁移能力；能记录、收集、处理、保存各类专业技术的信息资料方法能力。
（5）具有创新意识和创新能力，能根据企业的发展及需求改造和革新原有设备。
3.社会能力
（1）较强的法律意识与社会责任感
（2）快速适应环境变化的能力
（3）人际交流及团队协作能力
（4）劳动组织能力
（三）知识结构
1.基础知识
（1）计算机常用办公软件基本知识
（2）应用文写作基本知识
（3）安全生产、环境保护和质量管理的基本知识
（4）电工电子的基本知识
（5）电气识图的一般知识
2.专业知识
（1）具有常用电子元器件、集成器件、单片机的应用知识。
（2）具有传感器应用的基本知识
（3）具有应用机械传动、液压与气动系统的基础知识
（4）具有PLC、变频器、触摸屏、组态软件控制技术的应用知识
（5）具有交流调速技术的应用知识
（6）具有机械系统绘图与设计的知识
（7）具有计算机接口、工业控制网络和自动化生产线系统的基础知识。
（8）具有工业机器人原理、操作、编程与调试的知识
（9）具有检修工业机器人系统、自动化生产线系统故障的相关知识。
（10）具有安全用电及救护常识。
（四）知识、能力、素质结构分析表
表1-2-1工业机器人技术专业知识、能力、素质结构分析表
素质模块
能力模块
知识结构
相关课程
思想政治素质
1.一定的政治理论水平
2.坚定的爱国主义和社会主义信念
3.良好的职业道德
4.具有一定的法制观念
5.具有一定的经济意识
1.政治理论知识
2.法律知识
1.思想道德修养与法律基础
2.毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论
文化素质
1.计算机应用能力
2.音乐美术欣赏能力
3.良好的心理调节能力
4.一定的社会适应能力
5.一定的逻辑思维能力
6.一定的文字运用能力
7.就业创业能
8.外语应用能力
1.计算机知识
2.音乐美术知识
3.心理学知识
4.社会和就业知识
5.应用数学知识
6.写作知识
7.有良好的就业心态和就业观。
8.能处理电气自动化技术专业的英文资料
1.计算机基础
2.音乐欣赏
3.美术欣赏
4.职业发展与就业指导
5.应用数学
6.应用文写作
7.就业指
8.大学英语
职业素质
1.读懂机器人应用系统的结构安装图和电气原理图的能力。
2.测绘简单机械部件生成零件图和装配图，跟进非标零件加工，完成装配工作的能力。
3.排除简单电气及机械故障。
4.根据自动化生产线的工作要求，编制、调整工业机器人控制程序的能力。
5.根据工业机器人应用方案要求，安装、调试工业机器人及应用系统的能力。
6.应用操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置，绘制逻辑运算程序的能力。
7.维护、保养设备，排除简单电气及机械故障的能力。
1.常用电子元器件、集成器件、单片机的应用知识。
2.掌握电子技术的基础知识，能对模拟及数字电路进行测试分析与应用设计。
3.掌握电机与电气控制、PLC控制等专业理论知识。
4.具有PLC、变频器、触摸屏、组态软件控制技术的应用知识
5.熟练掌握一种电路绘图工具、一种计算机编程语言及组态控制技术，能实现计算机编程调试以及监控与仿真的能力。
6.具有计算机接口、工业控制网络和自动化生产线系统的基础知识。
7.工业机器人原理、操作、编程与调试的知识
8.检修工业机器人系统、自动化生产线系统故障的相关知识
1.电机与电气控制技术
2.电工电子技术
3.PLC应用技术
4.传感器与检测技术、人机界面与网络
5.工业机器人现场编程、安装与调试技术
6.单片机控制与C语言技术
7.维修电工职业技能训练、工厂供配电技术
身心素质
1.健康的体魄
2.良好的心理调节能力
1.体育知识
2.心理学知识
1.军训
2.体育
3.健康教育
五、毕业要求
1.学分要求
课内131学分，其中
◆通识公共课：
31.5学分；
◆通识选修课：
6学分；
◆专业基础课：
26学分；
◆专业核心课：
59学分；
◆专业拓展选修课：
4.5学分；
课外16学分，其中
◆大学生素质拓展：
每学期1学分，共6学分；
◆学生操行评定：
每学期1学分，共6学分；
◆大学生体育技能测试：
2学分；
◆社会实践：
2周，2学分。
2.平均学分绩点（GPA）要求：
◆平均学分绩点（GPA）达1.00以上。
3.证书要求
◆专业课应取得以下证书：
（至少一种）
◆中（高）级维修电工证
◆电工上岗证（必考）
◆工业机器人操作员证
六、以工作过程为导向构建课程体系的开发设计
以工作过程为导向构建课程体系的开发设计思路是：
根据确定的职业岗位群，先分析典型工作任务（包括工作内容、工作对象、工作手段、工作组织、工作产品等），得出完成典型工作任务对应的职业能力。
结合国家职业技能标准要求，按照职业成长规律与学习规律将职业能力从简单到复杂、从单一到综合进行整合，归纳出相应的行动领域，再转换为学习领域课程。
1．典型工作任务与职业能力分析
本专业对应的7个职业岗位的典型工作任务有：
工业机器人的操作与应用、工业机器人工作站的安装与调试、工业机器人的维修与保养和工业机器人的销售与售后，典型工作任务及其对应的职业能力详见表1-3-1。
表1-3-1典型工作任务与职业能力分析表
典型工作任务
职业能力
职业素养
D1：
工业机器人的操作与应用
D1-1：
具有熟练操作设备的能力；
D1-2：
具有国家标准的查阅、收集和使用技术信息与资料的能力；
D1-3：
能根据自动化生产线的工作要求，编制、调整工业机器人的控制流程；
D1-4：
能使用常用的电工工具；
D1-5：
具备安全操作意识严格按照行业操作规程进行操作，遵守各项工艺规程；
D1-6：
能够进行机器人的基本操作，切换坐标，调整机器人的运行速度；
D1-7：
能够在工业机器人完成控制要求过程中，进行运行轨迹的设置；
D1-8：
操作过程中，使用工具、设备等要符合劳动安全和环境保护规定，能够对已完成的工作任务进行安全存档；
D1-9：
具备本专业新技术、新产品、新设备的消化、吸收、开发和应用能力；
D1-10：
任意直线运动程序编制；
D1-11：
任意曲线运动程序编制；
D1-12：
任意曲线运动焊接程序编制及人机界面设计；
D1-13：
任意轨迹运动程序编制及人机界面设计；
D1-14：
PLC通信编程
D1-15：
双机通信；
D1-15：
具备专业实验（训）室运行与管理的能力。
E1-1：
能够学以致用，把知识转化为职业能力
E1-2：
严格遵守职业规范和公司制度
E1-3：
用高标准要求自己
E1-4：
重视工作中的每一个细节
E1-5：
必须有全局观念
E1-6：
树立积极心态，消除消极心态
D2：
工业机器人工作站的安装与调试
D2-1：
能够进行可编程、传感器、变送器、驱动器的安装、接线以及与组态联接；
D2-2：
能够完成可编程控制器程序的输入、输出、修改及与MCGS组态联接测试；
D2-3：
能够进行可编程控制器变量操作与组态数据库的建立及导入导出；
D2-4：
能够完成实现系统功能的运行脚本和控制策略的编辑；
D2-5：
能够完成上位监控主机与现场控制器的通信设置；
D2-6：
能够进行系统集成的综合调试；
D2-7：
能识读低压低压电气产品控制原理图、接线端子图及元件布置图；
D2-8：
会选择熔断器、空气开关、接触器、继电器、电度表、电流表、电压表、互感器等低压电气元件；
D2-9：
会识别及选用导线的材质、规格、绝缘等级，并会识别选用产品柜体规格及防护等级；
D2-10：
能执行低压电气产品的安装操作规程；
D2-11：
会使用螺丝刀、剥线钳、互感器、验电器、万用表、电钻等工具；
D2-12：
会标识导线编号；
D2-13：
会按接线端子图接线；
D2-14：
会执行安装工艺，以便在柜体中合理的布置导线及配套低压电气元件；
D2-15：
会利用螺丝刀及电钻在安装板上安装各电气元件；
D2-16：
会控制功能测试；
D2-17：
会正确判断电气控制设备元器件的好坏；
D2-18：
会查找、排除电气控制设备故障；
D8-19：
会触电及电气火灾的应急处理；
D8-20：
会按工程验收标准对产品整机功能的性能与质量进行检验；
D2-21：
会填写安装及试验记录；
D2-22：
会资料整理、归档、保存。
E2-1：
重视工作中的每一个细节,认真细致，业务上不耻下问，工作作风严谨，思维敏捷，在工作中不断提高自身业务水平
E2-2：
具有团队合作精神，善于听取意见，能够团结同事
E2-3：
具有洞察细节能力，具备宏观把握能力
E2-4：
以诚信的精神对待职业
E2-5：
忠诚于公司,不辞劳苦，敢于吃苦，敬业乐业
E2-6：
为实现自我价值而工作
E2-7：
坚持原则，忠于职守，作风正派，秉公办事，诚实守信
E2-8：
具有洞察细节能力，判断试验数据的各种异常情况
E2-9：
不做假试验，不出假报告
E2-10：
E7-1：
完成任务，履行职责，坚守承诺，承担责任
E2-11：
严格遵守职业规范和公司制度
E2-12：
以诚信的精神对待自己的工作
D3：
工业机器人的维修与保养
D3-1：
能识读电路板电路原理图；
D3-2：
会选用基本电气元器件；
D3-3：
升级会员 