Załącznik nr 9 Standardy kształcenia dla kierunku studiów: Automatyka i robotyka A. STUDIA PIERWSZEGO STOPNIA I. WYMAGANIA OGÓLNE Studia pierwszego stopnia trwają nie krócej niŝ 7 semestrów. Liczba godzin zajęć nie powinna być mniejsza niŝ 2400. Liczba punktów (European Credit Transfer System) nie powinna być mniejsza niŝ 210. II. KWALIFIKACJE ABSOLWENTA Absolwenci studiów powinni posiadać wiedzę z zakresu informatyki, analizy sygnałów, regulacji automatycznej, robotyki, algorytmów decyzyjnych i obliczeniowych. Powinni posiadać umiejętności korzystania z: sprzętu komputerowego w ramach uŝytkowania profesjonalnego oprogramowania inŝynierskiego, jak i opracowywania własnych, prostych aplikacji programowania i sterowników logicznych; sieci komputerowych i sieci przemysłowych przy eksploatacji i do projektowania układów automatyki oraz systemów sterowania i systemów wspomagania decyzji. Absolwenci powinni być przygotowani do eksploatacji, uruchamiania i projektowania systemów automatyki i robotyki w róŝnych zastosowaniach. Absolwenci powinni znać język obcy na poziomie biegłości B2 Europejskiego Systemu Opisu Kształcenia Językowego Rady Europy oraz posiadać umiejętności posługiwania się językiem specjalistycznym z zakresu kierunku kształcenia. Absolwenci powinni być przygotowani do pracy w przemyśle chemicznym, budowy maszyn, metalurgicznym, przetwórstwa materiałów, spoŝywczym, elektrotechnicznym i elektronicznym oraz ochrony środowiska, a takŝe w małych i średnich przedsiębiorstwach zatrudniających inŝynierów z zakresu automatyki oraz technik decyzyjnych. Absolwenci powinni być przygotowani do podjęcia studiów drugiego stopnia. III. RAMOWE TREŚCI KSZTAŁCENIA III.1 GRUPY TREŚCI KSZTAŁCENIA, MINIMALNA LICZBA GODZIN ZAJĘĆ ZORGANIZOWANYCH ORAZ MINIMALNA LICZBA PUNKTÓW A. GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH 330 33 B. GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH 630 63 Razem 960 96
III.2 SKŁADNIKI TREŚCI KSZTAŁCENIA W GRUPACH, MINIMALNA LICZBA GODZIN ZAJĘĆ ZORGANIZOWANYCH ORAZ MINIMALNA LICZBA PUNKTÓW A. GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH Treści kształcenia w zakresie: 330 33 1. Matematyki 150 2. Fizyki 60 3. Informatyki 120 B. GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH Treści kształcenia w zakresie: 630 63 1. Sygnałów i systemów dynamicznych 2. Automatyki 3. Robotyki 4. Elektrotechniki i elektroniki 5. Mechaniki i wytrzymałości materiałów 6. Sterowania procesami ciągłymi 7. Sterowania procesami dyskretnymi 8. Systemów czasu rzeczywistego 9. Wspomagania decyzji III.3. WYSZCZEGÓLNIENIE TREŚCI I EFEKTÓW KSZTAŁCENIA A. GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH 1. Kształcenie w zakresie matematyki Treści kształcenia: Algebra liniowa. Analiza matematyczna. Równania róŝniczkowe i róŝnicowe. Przekształcenia Laplace a i Z. Podstawy matematyki dyskretnej. Metody probabilistyczne. Statystyka. Metody numeryczne. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: rozwiązywania zagadnień formułowanych w postaci opisów algebraicznych; stosowania opisu matematycznego do procesów dynamicznych, ciągłych i dyskretnych; formułowania opisów niepewności; posługiwania się procedurami numerycznymi. 2. Kształcenie w zakresie fizyki Treści kształcenia: Dynamika układów punktów materialnych. Elementy mechaniki relatywistycznej. Podstawowe prawa elektrodynamiki i magnetyzmu. Optyka geometryczna i falowa. Elementy optyki relatywistycznej. Podstawy akustyki. Mechanika kwantowa i budowa atomu. Fizyka laserów. Podstawy krystalografii. Metale i półprzewodniki. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: pomiaru podstawowych wielkości fizycznych; analizy zjawisk fizycznych; rozwiązywania zagadnień z zakresu techniki w oparciu o prawa fizyki. 3. Kształcenie w zakresie informatyki Treści kształcenia: Podstawy programowania. Algorytmy i struktury danych. Języki programowania. Podstawy architektury komputerów i systemów operacyjnych. Sieci komputerowe. Bazy danych. Metody sztucznej inteligencji. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: programowania proceduralnego i obiektowego; rozumienia struktury i zasady działania komputera; rozumienia 2
podstawowych mechanizmów systemów operacyjnych; korzystania z sieci komputerowych; korzystania z baz danych; korzystania z metod sztucznej inteligencji. B. GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH 1. Kształcenie w zakresie sygnałów i systemów dynamicznych Treści kształcenia: Reprezentacje sygnałów: ciągłych, dyskretnych i okresowych. Przetwarzanie sygnałów. Podstawy transmisji sygnałów. Liniowe układy dynamiczne sposoby ich opisywania. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: analizy i przetwarzania sygnałów ciągłych i dyskretnych w czasie; opisywania systemów liniowych; analizy transmisji sygnałów przez systemy liniowe. 2. Kształcenie w zakresie automatyki Treści kształcenia: Rodzaje i struktury układów sterowania. Elementy układu regulacji. Modele układów dynamicznych i sposoby ich analizy. Transmitancje operatorowa i widmowa. Badanie stabilności. Projektowanie liniowych układów regulacji w dziedzinie częstotliwości. Regulator PID dobór nastaw. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: rozumienia podstawowych struktur układów sterowania; opisu i analizy liniowego układu dynamicznego w dziedzinie czasu i zmiennej zespolonej; badania stabilności; projektowania prostego układu regulacji metodami częstotliwościowymi; doboru nastaw regulatora PID. 3. Kształcenie w zakresie robotyki Treści kształcenia: Rodzaje robotów ich cechy charakterystyczne oraz główne elementy składowe. Metody opisu połoŝenia i orientacji brył sztywnych. Kinematyka robotów wyznaczanie trajektorii, metody przetwarzania informacji z czujników. Napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy. Chwytaki i ich zastosowania. Podstawy programowania robotów. Nawigacja pojazdami autonomicznymi. Dynamika robotów. Robotyczne układy holonomiczne i nie-holonomiczne w odniesieniu do zadania planowania i sterowania ruchem. Sterowanie pozycyjno-siłowe. Podstawy metod rozpoznawania otoczenia. Języki programowania robotów. Struktury programowe. Zaawansowane zagadnienia dotyczące sterowania robotów. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: projektowania prostych robotów składanych ze standardowych podzespołów; implementacji podstawowego oprogramowania sterującego robotami; projektowania prostych układów sterowania robotami. 4. Kształcenie w zakresie elektrotechniki i elektroniki Treści kształcenia: Podstawy miernictwa. Podstawy teorii obwodów. Proste układy analogowe. Cyfrowe układy elektroniczne. Przetworniki A/C i C/A. Technika mikroprocesorowa. Podstawy napędu elektrycznego. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: analizy i projektowania prostych układów elektronicznych; projektowania układów cyfrowych i mikroprocesorowych. 5. Kształcenie w zakresie mechaniki i wytrzymałości materiałów Treści kształcenia: Zasady mechaniki. Podstawowe modele ciał w mechanice technicznej. Układy sił i ich redukcja. Równowaga układów płaskich i przestrzennych warunki równowagi, równania równowagi i ich rozwiązywanie. Analiza statyczna belek, kratownic i ram. Elementy teorii stanu napręŝenia i odkształcenia. Układy liniowo-spręŝyste. NapręŜenia dopuszczalne. Hipotezy wytęŝeniowe. Analiza wytęŝania elementów maszyn. Analiza wytrzymałościowa płyt i powłok cienkościennych. Wytrzymałość zmęczeniowa. Elementy kinematyki i dynamiki punktu materialnego, układu punktów materialnych i bryły sztywnej. Podstawy teorii drgań dyskretnych układów mechanicznych. Elementy teorii maszyn i mechanizmów. 3
Statyka płynów. Elementy kinematyki płynów. Równanie Bernoulliego. Przepływy laminarne i turbulentne. Przepływy przez kanały zamknięte i otwarte. Równanie Naviera-Stokesa. Podobieństwa zjawisk przepływowych. Przepływy potencjalne i dynamika gazów. Podstawy mechaniki komputerowej. Zastosowania technik komputerowych w mechanice. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: rozwiązywania problemów technicznych w oparciu o prawa mechaniki; wykonywania analiz wytrzymałościowych elementów maszyn. 6. Kształcenie w zakresie sterowania procesami ciągłymi Treści kształcenia: Równania stanu. SprzęŜenie zwrotne od stanu. Przesuwanie biegunów, obserwatory stanu. Dyskretne układy regulacji. Struktury z regulatorem PID. Zasada regulacji predykcyjnej przykładowa realizacja. Warstwowa struktura układów sterowania jej realizacje przemysłowe. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: projektowania ciągłych i dyskretnych układów regulacji procesami ciągłymi ze sprzęŝeniem od wyjścia lub stanu. 7. Kształcenie w zakresie sterowania procesami dyskretnymi Treści kształcenia: Przykłady procesów zdarzeń dyskretnych. Sterowanie sekwencyjne, symulacja, priorytetowe reguły szeregowania, sieci kolejkowe. Modele optymalizacyjne: grafowe, kombinatoryczne, programowania dyskretnego. ZłoŜoność obliczeniowa. Algorytmy optymalizacji dokładne i przybliŝone. Warstwowe struktury sterowania. Sterowanie a zarządzanie. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: analizy problemów; tworzenia prostych modeli symulacyjnych; formułowania zadań optymalizacyjnych; posługiwania się wybranymi algorytmami; analizy i interpretacji rozwiązań. 8. Kształcenie w zakresie systemów czasu rzeczywistego Treści kształcenia: Specyfika systemów czasu rzeczywistego. Systemy operacyjne czasu rzeczywistego. Sieci przemysłowe. Rozproszone systemy automatyki. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: projektowania, implementacji i integracji rozproszonych systemów pracujących w czasie rzeczywistym. 9. Kształcenie w zakresie wspomagania decyzji Treści kształcenia: Podstawy wspomagania decyzji, modelowania sytuacji decyzyjnych, reprezentacji niepewności oraz analizy wielokryterialnej. Synteza optymalnych reguł decyzyjnych. Parametryczne reguły decyzyjne. Decyzje w oparciu o powtarzaną optymalizację. Scenariusze wielowariantowe. Systemy komputerowe wspomagania decyzji. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: modelowania sytuacji decyzyjnych; analizy wielokryterialnej; stosowania optymalnych i parametrycznych reguł decyzyjnych oraz powtarzanej optymalizacji; posługiwania się systemami komputerowego wspomagania decyzji. IV. PRAKTYKI Praktyki powinny trwać nie krócej niŝ 4 tygodnie. Zasady i formę odbywania praktyk ustala jednostka uczelni prowadząca kształcenie. V. INNE WYMAGANIA 1. Programy nauczania powinny przewidywać zajęcia z zakresu wychowania fizycznego w wymiarze 60 godzin, którym moŝna przypisać do 2 punktów ; języków obcych w wymiarze 120 godzin, którym naleŝy przypisać 5 punktów ; technologii informacyjnej w wymiarze 30 godzin, którym naleŝy przypisać 2 punkty. Treści kształcenia w zakresie technologii informacyjnej: podstawy technik 4
informatycznych, przetwarzanie tekstów, arkusze kalkulacyjne, bazy danych, grafika menedŝerska i/lub prezentacyjna, usługi w sieciach informatycznych, pozyskiwanie i przetwarzanie informacji powinny stanowić co najmniej odpowiednio dobrany podzbiór informacji zawartych w modułach wymaganych do uzyskania Europejskiego Certyfikatu Umiejętności Komputerowych (ECDL European Computer Driving Licence). 2. Programy nauczania powinny zawierać treści humanistyczne w wymiarze nie mniejszym niŝ 60 godzin, którym naleŝy przypisać nie mniej niŝ 3 punkty. 3. Programy nauczania powinny przewidywać zajęcia z zakresu ochrony własności intelektualnej, bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ergonomii. 4. Programy nauczania studiów powinny obejmować wszystkie treści podstawowe oraz treści kierunkowe wymienione w punktach 1-4 z co najmniej dwóch zakresów wymienionych w punktach 5 9. 5. Przynajmniej 50% zajęć powinny stanowić seminaria, ćwiczenia audytoryjne, laboratoryjne i projektowe lub pracownie problemowe. 6. Student otrzymuje 15 punktów za przygotowanie pracy dyplomowej (projektu inŝynierskiego) i przygotowanie do egzaminu dyplomowego. ZALECENIA 1. Wskazana jest znajomość języka angielskiego. 2. Przy tworzeniu programów nauczania mogą być stosowane kryteria FEANI (Fédération Européenne d'associations Nationales d'ingénieurs). 5
B. STUDIA DRUGIEGO STOPNIA I. WYMAGANIA OGÓLNE Studia drugiego stopnia trwają nie krócej niŝ 3 semestry. Liczba godzin zajęć nie powinna być mniejsza niŝ 900. Liczba punktów nie powinna być mniejsza niŝ 90. II. KWALIFIKACJE ABSOLWENTA Absolwenci studiów posiadają zaawansowaną wiedzę i umiejętności potrzebne do twórczego działania w zakresie analizy, projektowania i konstrukcji układów i systemów automatyki, sterowania i oprogramowania systemów robotyki przemysłowej i usługowej oraz projektowania systemów wspomagania decyzji. Powinni być biegli w problematyce technik decyzyjnych i wiedzy systemowej oraz przygotowani do rozwiązywania złoŝonych interdyscyplinarnych problemów z zakresu automatyki i robotyki w przemyśle. Absolwenci powinni być przygotowani do kierowania zespołami w jednostkach przemysłowych i projektowych oraz do pracy naukowo-badawczej. Powinni być przygotowani do pracy w instytutach naukowo-badawczych, ośrodkach badawczo-rozwojowych, w przemyśle chemicznym, budowy maszyn, metalurgicznym, przetwórstwa materiałów, spoŝywczym, elektrotechnicznym i elektronicznych oraz ochrony środowiska, a takŝe w małych i średnich przedsiębiorstwach zatrudniających specjalistów z zakresu automatyki i technik decyzyjnych. Absolwenci powinni mieć wpojone nawyki ustawicznego kształcenia i rozwoju zawodowego oraz być przygotowani do podejmowania wyzwań badawczych i kontynuacji edukacji na studiach trzeciego stopnia. III. RAMOWE TREŚCI KSZTAŁCENIA III.1 GRUPY TREŚCI KSZTAŁCENIA, MINIMALNA LICZBA GODZIN ZAJĘĆ ZORGANIZOWANYCH ORAZ MINIMALNA LICZBA PUNKTÓW GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH 150 15 Razem 150 15 III.2 SKŁADNIKI TREŚCI KSZTAŁCENIA W GRUPACH, MINIMALNA LICZBA GODZIN ZAJĘĆ ZORGANIZOWANYCH ORAZ MINIMALNA LICZBA PUNKTÓW GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH Treści kształcenia w zakresie: 1. Teorii i metod optymalizacji 2. Modelowania i identyfikacji 3. Teorii sterowania 150 15 6
III.3 WYSZCZEGÓLNIENIE TREŚCI I EFEKTÓW KSZTAŁCENIA GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH 1. Kształcenie w zakresie teorii i metod optymalizacji Treści kształcenia: Programowanie liniowe. Warunki optymalności. Metody nieliniowej optymalizacji lokalnej bez ograniczeń i z ograniczeniami. Podstawy optymalizacji dyskretnej i mieszanej. Metoda podziału i ograniczeń. Optymalizacja globalna. Algorytmy ewolucyjne. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: implementacji algorytmów optymalizacji dla zadań ciągłych bez ograniczeń i z ograniczeniami oraz zadań dyskretnych; implementacji algorytmów ewolucyjnych; wykorzystywania procedur standardowych. 2. Kształcenie w zakresie modelowania i identyfikacji Treści kształcenia: Obiekty, modele i niepewność. Struktury modeli i błędy modelowania. Metoda najmniejszych kwadratów. Statyczne modele liniowe. Metody rekurencyjne estymacji parametrów. Liniowe modele dynamiczne. Modele adaptacyjne. Modelowanie nieliniowe statyki i dynamiki z wykorzystaniem systemów rozmytych i sieci neuronowych. Testowanie modeli. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: wykorzystania obserwacji do budowy i testowania modeli liniowych i nieliniowych; prognozowania sygnałów na podstawie modeli. 3. Kształcenie w zakresie teorii sterowania Treści kształcenia: Stabilność metody Lapunowa, kryteria stabilności absolutnej. Zadania sterowania optymalnego zasada Hamiltona-Bellmana, zasada maksimum, programowanie dynamiczne, sprowadzanie zadań sterowania optymalnego do programowania matematycznego. Problemy liniowo-kwadratowe metody rozwiązywania. Efekty kształcenia umiejętności i kompetencje: analizy stabilności liniowych i nieliniowych układów sterowania; formułowania i rozwiązywania zadań sterowania optymalnego; rozwiązywania liniowo-kwadratowych problemów sterowania. IV. INNE WYMAGANIA 1. Przynajmniej 50% zajęć powinno być przeznaczone na seminaria, ćwiczenia audytoryjne, laboratoryjne lub projektowe. 2. Programy nauczania powinny przewidywać wykonanie pracy przejściowej. 3. Student otrzymuje 20 punktów za przygotowanie pracy magisterskiej i przygotowanie do egzaminu dyplomowego. 7