一、背景

1. 工业4.0及《中国制造2025》
   2013年4月，德国政府在汉诺威工业博览会上正式提出"工业4.0"战略，其目的是提高德国工业的竞争力，使德国在新一轮工业革命中占领先机。通过工业4.0战略的实施，使德国成为新一代工业生产技术(即信息物理系统)的供应国和主导市场，在继续保持国内制造业发展的前提下再次提升它的全球竞争力。事实上，为了应对工业4.0，将物联网和智能服务引入制造业的国家并不止德国一个，如美国的"先进制造业国家战略计划"、日本的"科技工业联盟"、英国的"工业2050战略"等。
   2014年11月，李克强总理访问德国期间，中德双方发表了《中德合作行动纲要：共塑创新》，宣布两国将开展工业4.0合作，该领域的合作有望成为中德两国未来产业合作的新方向。2015年3月5日，李克强在全国两会上作《政府工作报告》时首次提出“中国制造2025”的宏大计划。2015年5月8日，国务院正式印发《中国制造2025》。在《中国制造2025》确定的十大战略领域中，机器人位列第二项，它的重要性不言而喻。
   工业机器人在工业领域的推广应用，将提升我国工业制造过程的自动化和智能化水平，降低人工成本上升和人口红利减少对我国工业竞争力的影响，提高生产效率和产品质量，降低生产成本和资源消耗，保障安全生产，保持和提升我国工业的国际竞争力。机器人产品广泛应用于弧焊、点焊、搬运、装配、喷涂、精加工、拾料、包装、堆垛、机械管理等领域，以汽车、塑料、金属加工、铸造、电子、制药、食品、饮料等行业为目标市场。
   2.中国工业机器人增长现状
   在产业政策的激励和市场需求的带动下，近年来中国工业机器人产业实现快速增长。据统计，2005—2016年期间，中国工业机器人的销量以年均25%左右的速度高速增长，2013年销售近3.7万台，超过日本成为全球第一大机器人市场。根据2016年5月国际机器人协会发布的机器人行业报告，2015年中国销售工业机器人6.9万台，销量及增速远高于其它国家，预计到2019年，中国工业机器人的销售量将达到16万台。

   3.国家关于工业机器人发展的规划 
   2016年5月4日，工业和信息化部、发改委、财政部联合印发《机器人产业发展规划（2016-2020年）》，提出了我国机器人产业“十三五”总体发展目标，即“形成较为完善的机器人产业体系。技术创新能力和国际竞争能力明显增强，产品性能和质量达到国际同类水平，关键零部件取得重大突破，基本满足市场需求”。根据规划，到2020年实现工业机器人密度(每万名工人使用工业机器人数量)达到150以上。
   二、工业机器人技术应用人才教育
   1.工业机器人相关产业人才需求分析
   工业机器人从上世纪60年代出现以来，迅速在工业发达国家得到了普及应用，因此在发达国家，上游和中游产业链已经完全成熟，所有研发及生产基本都是流程化，主要需要少量高水平研发型人才。
   改革开放以来，中国通过先天的人口红利优势迅速将国家定位为世界制造工厂，但是目前我国制造业大而不强，产品质量不高，人口红利消失严重制约我国制造业的发展。因此从2013年以来，国家一直大力提倡制造业转型升级，传统依靠廉价劳动力的方式无法持续。在制造业这种大环境下，越来越多的生产企业希望进行自动化升级改造，这也就催生了数量庞大的工业机器人系统集成商，同时这些改造完成的工厂也需要工程师来操作维护工业机器人生产线。
   据不完全统计，目前仅珠三角地区就有工业机器人系统集成商3000多家，它们主要需要三类人才，一是工业机器人系统集成开发工程师，这些工程师进行生产线或者工作站的设计开发，他们需要有扎实的工业机器人、机械、电气、PLC、传感器等专业基础知识；二是售前售后技术支持工程师，这些工程师进行工业机器人工作站的讲解、培训、安装、编程和调试等工作，他们需要掌握工业机器人、PLC、气动、电工等专业知识和技能；三是现场安装、调试、维护工程师，这些工程师进行工作站的安装、编程、调试、维护等工作，他们需要掌握工业机器人、PLC、气动、电工、钳工等技能。
   同时，工业机器人应用企业在建成工业机器人生产线之后，他们也需要现场调试及维护工程师，这些工程师主要进行程序编制及系统维护等工作。
   目前，从事机器人岗位的工程师主要来自机电一体化技术、电气自动化技术等专业的毕业生，学生进入企业后，通常需要通过专业的培训才能达到上岗要求。为满足企业对机器人应用人才的需求，各院校正在加紧开设机器人技术课程的步伐，而建立工业机器人技术中心是开设机器人技术课程的前提。
   2.《制造业人才发展规划指南》与工业机器人
   2017年2月14日，教育部、人力资源社会保障部、工业和信息化部联合印发的《制造业人才发展规划指南》。该文件是《中国制造2025》的重要配套文件，旨在为促进制造业人才发展、实现制造强国的战略目标提供人才保证。
   在该文件中，专家们预测到2025年，工业机器人相关人才缺口将达到450万。因此，该文件明确提出“建立健全高校分类管理制度，按照试点一批、带动一片的要求，确定一批有条件、有意愿的制造业相关试点高校率先探索应用技术型发展模式，大规模培养本科层次的应用型人才，把制造业相关高等学校打造成‘工程师的摇篮’”。同时，本科院校的专业发展和招生计划都需要向相关专业倾斜。
   三、建设内容
   1.机器人工程技术中心
   1.1建设目标
   工业机器人技术中心的建设是以“工业4.0”为背景，紧贴《中国制造2025》发展战略，结合当今最前沿的工业机器人技术，以智慧工厂和智能制造为主题，为学校搭建一个培养工业机器人研发及应用人才的平台，也为工业机器人技术应用和发展提供一个展示的舞台，加快当地制造业向智能化改革迈进的步伐。通过技术中心及课程专业的建设，将学校的机器人专业打造成知名专业，在区域内乃至全国起到引领示范作用。
   工业机器人技术中心综合解决方案，是基于长期对教育与人才培养模式的研究、结合机器人产业的发展要求、参考相关院校专业教学实际经验提出的。目的是与院校保持紧密的合作，建设一个能够以企业用人标准为指导、以行业操作规范为标杆、以理论实践相合为手段、以教学课程体系为依托的机器人产业实验基地，该实验室旨在通过机器人操作平台搭建，达到培养具有较强机器人系统集成能力和应用能力技术型人才的目的。
   1.2建设思路
   首先从当前工业机器人全产业链企业的用人情况结合应用型本科学生的特点，找出合适于应用型本科学生的岗位，再分析这些岗位在实际工作中需要什么样的技能和职业素养，确定人才培养规格及人才定位；然后根据人才定位确定课程规划，即确定基础课、专业基础课、专业核心课程并开发确实可行的课程方案及教学资源；最后根据这些技能要求及课程要求，确定需要建设相配套的一体化实验室。
   同时，工业机器人技术中心在满足机器人工程专业的教学实验的前提下，需要兼顾到学校其他与机械、电气等相关的工科专业，做到一个中心能够同时服务于多个专业的教学与实验，让更多专业的学生能够通过让该中心学习和了解其自身专业课程与前沿机器人的交叉知识，让该中心的受益面更广，使该中心真正做到设备、课程和实验三者强相关。

   1.3建设总体规划
   工业机器人技术中心的建设总体规划以建设目标为引导，以人才培养计划为准则，整个技术中心的建设主要分为硬件建设、软件建设、课程建设、文化建设以及师资建设等五个部分。
   硬件建设主要包括专业基础能力实训、专业专项能力实训、专业综合能力实训、专业拓展能力实训等。
   软件建设主要包括工业机器人虚拟仿真实验室。
   课程建设主要包括建设工业机器人相关的核心课程。
   文化建设主要包括按照实际工厂布置的工厂规章制度、工业机器人相关安全操作规范和工业机器人发展及知识介绍等。
   师资建设主要包括培养具有工业机器人及智能制造相关教学能力的教师。
   2.机器人工程技术中心
   工业机器人技术中心的建设紧紧围绕建设目标，要将其打造成为既能够完全服务于机器人工程专业，又能够同时为学校其他相关专业服务的平台，将硬件平台、专业课程、课程实验三者强关联，真正发挥平台的最大效率。
   2.1课程建设
   2.1.1机械电气相关专业实验内容
   机械电气专业课程建设包括了基础课程、专业课程、课程设计、课程实践（实验）、毕业设计等方面。课程建设主要包括了课程模式和教学模式建设，是学校内涵发展的根基所在，在建设过程中必须以本专业的人才培养目标为中心，注重研究课堂教学与实践教学的关系，做好两个课堂的有机结合。在分析课程间相互及衔接关系的基础上，在本方案中构建完整的机器人与机械制造、机械电子等专业相关联的课程体系。
   2.1.2机器人工程专业课程体系
   应用型本科是以应用型为办学定位的，根据应用型本科人才的本质特征，结合机器人技术与应用专业的自身特点、社会需求和学科发展的需要，构建基于技术技能本位的应用型本科课程体系，通过“学科—专业—职业”链思维来细化兼具学术、技术和职业特点的专业目标规格。
   课程体系根据教学要求、技能目标、需求定位等因素分为通识教育与素质拓展课程、学科基础课程、专业核心课程和实践教学课程。在数理、人文、思政等通识课程，以及计算机、机械设计、自动化技术等学科基础课程上构建专业核心课程为主线，结合工作过程由具体课程对机器人基础知识、操作（开发）与应用、集成开发与应用、配置调试、应用科研专业知识与应用主线的每个环节进行支撑。课程体系专业知识主线符合机器人应用发展现状，满足机器人领域的专业知识要求。
   2.2硬件建设
   工业机器人技术中心硬件建设为学生进行工业机器人编程和调试、特定工艺以及机电综合等技能训练提供硬件基础，是学生理论应用的落地点。技术中心硬件建设依照学习难度和知识点分设四个实验室：机器人创新及基础实验室、工业机器人示教编程实验室、工业机器人工艺实验室和智能制造生产线实验室。工业机器人示教编程实验室由工业机器人基础教学工作站和工业机器人综合实验工作站构成，供学生进行工业机器人的基本技能训练；工业机器人工艺实验室主要由工业机器人焊接工作站和工业机器人去毛刺工作站构成，工业机器人在焊接、去毛刺领域的应用实验；智能制造生产线实验室依照不同的行业布置两条生产线，分别是：智能制造数控加工生产线和智能制造电子装配生产线，供学生完成产线层面的工业机器人协同生产实验，供各院校根据自身需求自由选择。
   2.3软件建设
   安装于实验室计算机中的ABB机器人公司自主研发的RobotStudio软件，是一个专门用于工业机器人离线编程及仿真的PC应用和开发程序，用于对机器人单元进行建模、离线创建、编程和仿真。RobotStudio软件允许使用离线控制器，在PC上本地运行虚拟工业机器人控制器，这种离线控制器也被称为虚拟控制器（VC）。RobotStudio软件还允许使用真实的工业机器人控制器（简称为“真实控制器”）。当RobotStudio随同真实控制器一起使用时，称为在线模式；当在未连接到真实控制器或在连接到虚拟控制器的情况下使用时，称为离线模式。
   2.4文化建设
   机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史，人类希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种工作。如图150所示为国内外工业机器人发展史上的重要事件，通过展图让学习者了解国内外工业机器人的发展历程，能认识工业机器人发展的重要阶段及重要标志事件，以及了解工业机器人的发展趋势。
   一般情况下，机器人不能独立完成生产任务，只有当它安装了外部执行机构或者其他设备，并且连接到外围设备组成一个系统以后，机器人才能进行正常生产。当使用机器人进行实验操作或生产时，既要保证相关操作人员的安全，也要保证整个系统的安全，需要提供安全护栏及其他安全措施。针对不同的机器人客户群体，应当选择适合的操作者进行专门机器人操作和编程的培训。因此，在实验室中，为了加强机器人系统的使用安全，规范操作者的安全操作步骤，强化安全操作意识和实验室管理规范，在实验室墙上布置系列安全操作规范说明和实验室管理制度。
   2.5师资建设
   机器人工程作为一个新开设的专业，当前学校的师资力量严重不足，已成为制约其专业发展一大关键问题，因此需要通过工业机器人师资培训，以及建立相关师资标准来组建工业机器人专家团队和师资队伍，为本专业的课程教学和专业发展提供有利保障。
   2.5.1专业教师标准建立
   基于智能制造领域职业工作岗位要求，结合教师的一般素质结构，在强调专业性的基础上，从职业理念与师德、职业教育知识与能力、专业知识与能力、专业教学能力以及其他能力对机器人工程专业教师作出了标准界定，并提出了“一横三纵”的师资队伍建设理念，师资培训贯穿其中。其中，专业教师标准为“一横”，为“三纵”——教师专业化发展依据、教师考核评价依据、教师自身发展依据提供指导支撑。
   1）制定专业教师标准
   建立《工业机器人技术专业教师标准（应用型本科）》，并以此作为工业机器人专业教师队伍建设的基本依据，以此为标准制订工业机器人技术应用型本科学校专业教师的准入、聘任（聘用）、考核、退出等师资管理制度，充分发挥《工业机器人技术专业教师标准（应用型本科）》的引领和导向作用，以专业师资队伍建设为突破口，以专业教师素质提升为抓手，推进应用型本科教育教学质量的进一步提高。
   2）教师专业化发展依据
   将《工业机器人技术专业教师标准（应用型本科）》作为学校教师专业化发展的主要依据。结合学校专业教师的特点，制定应用型本科工业机器人技术教师专业发展规划，通过系统培养、短期培训、校本研修、项目合作、学术交流、校企合作、学科科研等多种方式，全方位提升专业教师的教育教学素养、专业教学能力以及专业能力。
   3）教师考核评价依据
   将《工业机器人技术专业教师标准（应用型本科）》作为对工业机器人技术专业教师进行考核评价的标准和依据。学校依据《工业机器人技术专业教师标准（应用型本科）》制订本校针对工业机器人技术专业教师的考核标准和要求，将标准的领域和基本要求渗透到学校对工业机器人技术专业教师的整体评价中，并将此作为工业机器人技术专业教师的下位标准要求。
   4）教师自身发展依据
   将《专业教师标准》作为工业机器人专业教师自身专业发展的基本依据。各专业教师制定自我专业发展规划，增强专业发展自觉性、主动性和目的性，针对自身专业发展的薄弱环节，有针对性地参加职校教师培养培训和自主研修等活动，大胆开展教育教学实践，不断创新，逐步提升自身的教师专业发展水平。
   2.5.2专业师资培训

   为了适应工业机器人技术专业的教学需要，通过师资培训，帮助教师了解国内外工业机器人技术发展的现状和趋势，了解现代技术教育理念，掌握工业机器人的基础理论知识，熟悉工业机器人基本操作，完成工业机器人通信设置、程序编写、现场调试、工作站系统集成与应用、智能制造技术与应用等任务，掌握离线编程软件及其典型应用，提高教师的专业水平和技术服务能力。
   四、职业技能认证
   1.院校师资技能认证
   为院校师资提供机器人讲师资格认证以及职业导师认证服务，院校教师通过参加专业培训，考试合格，取得相应资格证书，可明显提升合作专业的师资水平，同时提升合作专业的建设水平和社会认可度。
   2.在校生技能认证
   通过测试学生对工业机器人的使用、操作、编程调试及基础维护等实际工作中应具备的职业能力进行认证，旨在提升学生对机器人实际应用能力的学习，考试合格通过后，颁发相应品牌机器人企业认证的“机器人应用能力认证”资格证书。企业为学生提供机器人职业资格认证服务。学生通过考取证书，可大幅提升就业竞争力。