2/2《數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術應用》課程標準課程名稱：數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術應用課程代碼：3190692適用專業(yè)：工業(yè)機器人技術課程類別：專業(yè)必修課學時：36學時（理論：18實踐：18）學分：2學分一、課程概述（一）課程性質(zhì)與任務《數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術應用》是通過行業(yè)企業(yè)調(diào)研、與企業(yè)專家進行研討而確定的工業(yè)機器人技術專業(yè)的六門專業(yè)核心課程之一。其課程地位表述為：《數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術應用》是工業(yè)機器人技術專業(yè)的必修課。本課程以《電工電子應用》、《機械溝通基礎》等課程為基礎，為后面《工業(yè)機器人基本技能實訓》、《工業(yè)機器人應用系統(tǒng)集成》、《工業(yè)機器人技術專業(yè)綜合技能實訓》等課程的學習奠定基礎。課程的總體任務是使學生掌握數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術、邏輯資源仿真、工業(yè)機器人仿真技術，并通過物料分揀站虛擬調(diào)試、雙工位機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試、多機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試等案例，使學生掌握數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術的應用。（二）課程設計思路作為工業(yè)機器人技術專業(yè)的核心課程，《數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術應用》的開設原則是以企業(yè)實際需要為根本出發(fā)點，通過教師進入企業(yè)實地調(diào)研，如三一機器人、藍思智能機器人、長沙惠科、匯川技術、大族激光等公司，總結(jié)典型工作任務，進行任務驅(qū)動、項目教學，理論實踐結(jié)合、緊跟企業(yè)需求，真正體現(xiàn)工學結(jié)合的特點，以企業(yè)真實的工作任務或產(chǎn)品為載體來實施課程整體設計；通過職業(yè)分析與教學分析，以培養(yǎng)復合型技術技能人才為目標，找準典型工作崗位的相關技術核心能力，確定課程標準的內(nèi)容；并參照有關職業(yè)技能等級標準，如工業(yè)機器人操作與運維、工業(yè)機器人應用編程、工業(yè)機器人集成應用等“1+X”證書標準，對課程的教學內(nèi)容進行改革。還要根據(jù)最新的職業(yè)院校技能競賽內(nèi)容，進行教學內(nèi)容更新。整體實現(xiàn)“崗課賽證”融通教學，提升課程教學效果。主要講述數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術、邏輯資源仿真、工業(yè)機器人仿真技術，并通過虛擬調(diào)試案例，使學生掌握數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術的應用。二、培養(yǎng)目標與要求（１）課程目標素質(zhì)目標培養(yǎng)學生的溝通能力及團隊協(xié)作精神；培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學生勇于創(chuàng)新、敬業(yè)樂業(yè)的工作作風；培養(yǎng)學生的自我管理、自我約束能力。知識目標：了解數(shù)字孿生的概念，了解數(shù)字孿生技術目前的應用領域；了解工程解決方案的概念，掌握基于模型的系統(tǒng)工程解決方案設計與實施的一般流程和方法；了解仿真解決方案的概念，掌握基于模型的三維設計與仿真解決方案設計與實施的一般流程和方法；了解電子電氣系統(tǒng)工程方案的概念，掌握基于模型的電子電氣系統(tǒng)工程方案設計與實施的一般流程和方法；了解閉環(huán)制造解決方案的概念，掌握基于模型的閉環(huán)制造解決方案設計與實施的一般流程和方法。能力目標：能進行基于模型的系統(tǒng)工程解決方案設計與實施；能進行基于模型的電子電氣系統(tǒng)工程方案設計與實施；能進行基于模型的閉環(huán)制造解決方案設計與實施；能夠?qū)?shù)字孿生應用案例的故障現(xiàn)象進行分析，提出解決方案并進行故障排除；能根據(jù)系統(tǒng)工作情況，提出合理的改造方案，組織技術改造工作、繪制系統(tǒng)流程圖、提出工藝要求、編制技術文件。（２）主要內(nèi)容數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術、邏輯資源仿真、工業(yè)機器人仿真技術、物料分揀站虛擬調(diào)試、雙工位機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試、多機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試。（３）教學要求融入課程思政，立德樹人貫穿課程始終。通過與數(shù)字孿生應用案例開發(fā)相關的實際項目教學，增強學生對專業(yè)數(shù)字化生產(chǎn)管理知識的認識，培養(yǎng)他們機器人電氣工程結(jié)合數(shù)字虛擬仿真系統(tǒng)綜合應用的能力，訓練他們養(yǎng)成良好的解析思維習慣，在理解和掌握理論知識的基礎之上，根據(jù)實現(xiàn)情況分析與設計出最優(yōu)解決方案并加以應用的能力，從而滿足企業(yè)對相應崗位的職業(yè)能力需求。三、課程結(jié)構與內(nèi)容（一）課程結(jié)構與進程安排課程結(jié)構與進程安排見表1。表1《數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術應用》課程結(jié)構與進程表學習項目任務課時周學時/周次項目一：數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術認知初識數(shù)字化產(chǎn)線設計平臺24/第2周ProcessSimiulate軟件安裝24/第2周ProcessSimiulate軟件界面操作24/第3周項目二：邏輯資源仿真軟件基本操作24/第3周創(chuàng)建邏輯資源24/第4周創(chuàng)建機運線14/第4周創(chuàng)建滑橇14/第4周項目三：工業(yè)機器人仿真機器人基本仿真34/第5周機器人工藝仿真34/第5—6周項目四：物料分揀站虛擬調(diào)試物料分揀站仿真設計34/第6—7周物料分揀站調(diào)試34/第7周項目五：雙工位機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試雙工位機器人焊接生產(chǎn)線仿真設計34/第8周雙工位機器人焊接生產(chǎn)線調(diào)試34/第8—9周項目六：多機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試多機器人焊接生產(chǎn)線仿真設計34/第9—10周多機器人焊接生產(chǎn)線調(diào)試34/第10周備注：本課程安排在第三學期，實際執(zhí)行計劃中課程周學時和周次可結(jié)合師資、教室等實際情況進行微調(diào)。（二）教學內(nèi)容1．課程內(nèi)容安排學習項目描述、結(jié)構與內(nèi)容、目標與要求及學時分配（總學時：36，理論18/實踐18）見表2。表2《數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術應用》課程教學內(nèi)容表序號學習項目任務教學內(nèi)容課時數(shù)（理論/實踐）目標與要求（知識點、能力點、素質(zhì)點）教學方式（教學方法、教學手段）教學場地1項目一：數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術認知數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術認知初識數(shù)字化產(chǎn)線設計平臺、ProcessSimiulate軟件安裝、ProcessSimiulate軟件界面操作6（3/3）知識點：了解數(shù)字化產(chǎn)線設計平臺的功能；了解ProcessSimulate的功能；掌握ProcessSimulate軟件的安裝方法；熟悉ProcessSimulate的界面組成及用途。能力點：能獨立安裝ProcessSimulate軟件；能使用歡迎界面；能對ProcessSimulate界面跡行初始化設置；能打開、播放和保存項目。素質(zhì)點：通過資源學校，養(yǎng)成自主學習的自律習慣；通過文件操作，培養(yǎng)開拓創(chuàng)新的探究精神；通過項目實施，形成吃苦奉獻的良好品質(zhì)；通過組內(nèi)合作，提高團隊協(xié)作及溝通能力。講授與實操理實一體化教室2項目二：邏輯資源仿真邏輯資源仿真軟件基本操作、創(chuàng)建邏輯資源、創(chuàng)建機運線、創(chuàng)建滑橇6（3/3）知識點：了解機運線及滑橇的基本概念；掌握新建研究的方法；掌握目錄的設置方法；掌握JT文件導入方法；掌握創(chuàng)建邏輯塊姿態(tài)操作和傳感器的方法；掌握添加信號到仿真面板的精法；掌握向邏輯塊（LB）添加信號的方法；掌握正確建立值表達式的精法；掌握正確創(chuàng)建機運線邏輯塊的精法；掌握創(chuàng)建機運線控制信號的方法；掌握添加過渡信號的方法；掌握正確定義概念滑橇的方法；掌握創(chuàng)建滑橇機運線控制信號的方法。能力點：能夠設置根目錄；能夠?qū)隞T文件；能夠創(chuàng)建編輯邏輯資源；能夠使用邏輯資源控制設備運動；能夠正確創(chuàng)建機運線邏輯塊及控制信號；能夠使用邏輯資源控制機運線運動；能夠正確定義概念滑橇；能夠創(chuàng)建滑橇機運線控制信號。素質(zhì)點：通過資源學校，養(yǎng)成自主學習的自律習慣；通過文件操作，培養(yǎng)開拓創(chuàng)新的探究精神；通過項目實施，形成吃苦奉獻的良好品質(zhì)；通過組內(nèi)合作，提高團隊協(xié)作及溝通能力。講授與實操理實一體化教室3項目三：工業(yè)機器人仿真工業(yè)機器人仿真機器人基本仿真、機器人工藝仿真6（3/3）知識點：了解工業(yè)機器人仿真的功能；掌握坐標系創(chuàng)建的方法；掌握機器人通用操作的建立方法；掌握添加機器人路徑點的方法；掌握驗證機器人路徑可達性的方法；掌握優(yōu)化機器人路徑的方法；掌握機器人電纜建立方式；掌握機器人電纜調(diào)整關鍵參數(shù)的方法；掌握添加機器人外部軸的方法；掌握初始化機器人位置的方法；掌握機器人工藝路徑規(guī)劃的方法。能力點：能夠創(chuàng)建機器人通用操作；能夠添加機器人路徑點；能夠驗證機器人路徑可達性；能夠優(yōu)化機器人路徑；能夠建立機器人電纜；能夠調(diào)整機器人電纜的關鍵參數(shù)；能夠添加機器人外部軸；能夠初始化機器人位置；能夠?qū)崿F(xiàn)機器人工藝路徑規(guī)劃。素質(zhì)點：通過資源學校，養(yǎng)成自主學習的自律習慣；通過文件操作，培養(yǎng)開拓創(chuàng)新的探究精神；通過項目實施，形成吃苦奉獻的良好品質(zhì)；通過組內(nèi)合作，提高團隊協(xié)作及溝通能力。講授與實操理實一體化教室4項目四：物料分揀站虛擬調(diào)試物料分揀站虛擬調(diào)試物料分揀站仿真設計、物料分揀站調(diào)試6（3/3）知識點：了解物料分揀站的組成及特點；了解常用傳感器的功能；熟悉CEE的概念及優(yōu)勢；掌握物料分揀站定義運動學的方法；掌握物料分揀站創(chuàng)建姿態(tài)的方法；掌握物料分揀站工具定義的方法；掌握物料分揀站創(chuàng)建傳感器的方法；掌握物料分揀站創(chuàng)建信號的方法；掌握物料分揀站創(chuàng)建邏輯資源的方法；掌握邏輯資源控制物料分揀站的方法。能力點：能夠創(chuàng)建物料分揀站設備的運動學和姿態(tài)；能夠?qū)ξ锪戏謷镜墓ぞ哌M行工具定義；能夠創(chuàng)建物料分揀站的傳感器；能夠創(chuàng)建物料分揀站仿真信號；能夠創(chuàng)建物料分揀站的邏輯資源；能夠?qū)崿F(xiàn)物料分揀站的虛擬調(diào)試。素質(zhì)點：通過資源學校，養(yǎng)成自主學習的自律習慣；通過文件操作，培養(yǎng)開拓創(chuàng)新的探究精神；通過項目實施，形成吃苦奉獻的良好品質(zhì)；通過組內(nèi)合作，提高團隊協(xié)作及溝通能力。講授與實操理實一體化教室5項目五：雙工位機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試雙工位機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試雙工位機器人焊接生產(chǎn)線仿真設計、雙工位機器人焊接生產(chǎn)線調(diào)試6（3/3）知識點：了解點焊系統(tǒng)的組成；理解虛擬調(diào)試中虛控虛的概念；掌握雙工位機器人焊接生產(chǎn)線定義運動學的方法；掌握雙工位機器人焊接生產(chǎn)線創(chuàng)建姿態(tài)的方法；掌握雙工位機器人焊接生產(chǎn)線工具定義的方法；掌握雙工位機器人焊接生產(chǎn)線創(chuàng)建機器人操作的方法；掌握雙工位機器人焊接生產(chǎn)線創(chuàng)建信號的方法；掌握ProcessSimulate與虛擬PLC通信的方法；掌握ProcessSimulate與虛擬PL信號映射的方法；掌握ProcessSimulate與虛擬PLC的信號控制方法。能力點：能夠創(chuàng)建雙工位機器人焊接生產(chǎn)線設備的運動學和姿態(tài)；能夠?qū)﹄p工位機器人焊接生產(chǎn)線的工具進行工具定義；能夠創(chuàng)建并優(yōu)化雙工位機器人焊接生產(chǎn)線的機器人焊接操作；能夠創(chuàng)建并優(yōu)化雙工位機器人焊接生產(chǎn)線的機器人搬運操作；能夠創(chuàng)建并使用雙工位機器人焊接生產(chǎn)線的設備信號；能夠創(chuàng)建雙工位機器人焊接生產(chǎn)線的機器人操作控制信號；能夠?qū)崿F(xiàn)ProcessSimulate與虛擬PLC通信；能夠用虛擬PLC控制ProcessSimulate的仿真。素質(zhì)點：通過資源學校，養(yǎng)成自主學習的自律習慣；通過文件操作，培養(yǎng)開拓創(chuàng)新的探究精神；通過項目實施，形成吃苦奉獻的良好品質(zhì)；通過組內(nèi)合作，提高團隊協(xié)作及溝通能力。講授與實操理實一體化教室6項目六：多機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試多機器人焊接生產(chǎn)線虛擬調(diào)試多機器人焊接生產(chǎn)線仿真設計、多機器人焊接生產(chǎn)線調(diào)試6（3/3）知識點：了解多機器人焊接生產(chǎn)線的組成及功能；了解機器人協(xié)同控制；掌握OPC通信方法；掌握多機器人焊接生產(chǎn)線定義運動學的方法；掌握多機器人焊接生產(chǎn)線創(chuàng)建姿態(tài)的方法；掌握多機器人焊接生產(chǎn)線工具定義的精法；掌握多機器人焊接生產(chǎn)線創(chuàng)建機器人操作的方法；掌握多機器人焊接生產(chǎn)線創(chuàng)建信號的方法；掌握ProcessSimulate跟真實PLC設備通信的方法；掌握真實PLC設備與ProcessSimulate的信號控制方法。能力點：能夠創(chuàng)建多機器人焊接生產(chǎn)線設備的運動學和姿態(tài)；能夠?qū)Χ鄼C器人焊接生產(chǎn)線的工具進行工具定義；能夠創(chuàng)建并優(yōu)化多機器人焊生產(chǎn)接線的機器人焊接操作；能夠創(chuàng)建并使用多機器人焊接生產(chǎn)線的設備信號；能夠創(chuàng)建多機器人焊接生產(chǎn)線的機器人操作控制信號；能夠?qū)崿F(xiàn)ProcessSimulate跟真實PLC設備的通信；能夠用真實PLC控制ProcessSimulate的仿真。素質(zhì)點：通過資源學校，養(yǎng)成自主學習的自律習慣；通過文件操作，培養(yǎng)開拓創(chuàng)新的探究精神；通過項目實施，形成吃苦奉獻的良好品質(zhì)；通過組內(nèi)合作，提高團隊協(xié)作及溝通能力。講授與實操理實一體化教室四、課程實施保障（一）教材的選用及編寫建議本課程教材要求是基于工作過程的一體化教材，最好是結(jié)合本校實際教學條件的一體化教材，教材必須是開放性的并且結(jié)合教學條件不斷更新，基本內(nèi)容符合國家和機械行業(yè)相關規(guī)范。1.教材應以專業(yè)技能培養(yǎng)為核心目標，文字表述要簡明扼要，內(nèi)容展現(xiàn)應圖文并茂、突出技術應用性與實用性，重在提高學生學習的主動性、積極性和參與性。2.教材應突出實用性，應避免把職業(yè)能力簡單理解為純粹的技能操作，同時要具有前瞻性。應充分體現(xiàn)本專業(yè)領域的發(fā)展趨勢及實際應用的技術能力特點。3.教材中的活動設計要具有明顯的專業(yè)技術可操作性。參考教材包括：蔣慶斌周斌，《數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術應用》，機械工業(yè)出版社，2023年。（二）教學參考資料推薦建議鄭維明，《智能制造數(shù)字孿生機電一體化工程與虛擬調(diào)試》，機械工業(yè)出版社，2020年。（三）主要教學方法建議針對不同的課程教學內(nèi)容，采取靈活多樣的教學方法，如行動導向教學、現(xiàn)場指導教學，利用國家智慧教育公共服務平臺進行在線教學。在實踐教學中