《智能制造技术与装备》教学大纲

《智能制造技术与装备》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：01150721课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论28学时，实验4学时）先修课程：机械制图、智能制造工程导论等后续课程：精益生产与管理、智能工厂集成技术等适用专业：智能制造工程开课单位：机械工程学院一、课程说明本课程以学生的专业素质教育为目的，旨在让学生对智能制造技术及其装备的相关知识有一个较为全面系统的了解。课程主要讲授智能制造技术的基本概念，体系结构，关键核心技术，以及智能制造自动化技术和装备、制造系统管理技术及现代设计方法等内容。本课程注重学生基本理论知识的深入学习，强调培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解智能制造技术和智能制造装备。理解人工智能技术、工业互联网、现代设计技术、现代控制技术等技术在智能制造中的关键作用；理解工业机器人、智能数控机床等装备在智能制造系统中的支撑作用，解决复杂智能制造工程问题。课程目标2：了解智能制造技术的演变历史和发展趋势，理解智能制造技术的概念、内涵，智能制造支撑系统以及功能系统。使学生懂得智能制造技术和装备的应用水平是科技水平发展及工业现代化的关键标志之一。课程目标3：了解智能制造中的现代管理技术及其体系。理解智能制造执行系统、精益生产等生产管理模式的原理与作用。从理论和实践教学两个方面培养学生的爱国情怀、工匠精神和创新能力，树立正确的人生价值观。通过将思政和理论知识相结合，激发学生的历史使命感，增强学生的爱国热情和学习动力。三、课程目标与毕业要求《智能制造技术与装备》课程教学目标对智能制造工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决机械设计制造过程中涉及的产品开发、制造工艺、系统控制等复杂工程问题。1.3掌握机械设计原理与方法、机械制造工程原理与技术、机械系统中的传动与控制、计算机应用技术等专业知识，能够将其用于机械装备、控制系统及工艺流程等的设计、评价与优化，解决复杂机械工程问题。课程目标1：了解智能制造技术和智能制造装备。理解人工智能技术、工业互联网、现代设计技术、现代控制技术等技术在智能制造中的关键作用；理解工业机器人、智能数控机床等装备在智能制造系统中的支撑作用，解决复杂智能制造工程问题。M6.工程与社会：能基于机械工程相关背景知识进行合理分析、评价本专业的工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。6.1理解工业社会发展基本规律，了解与智能制造工程行业相关的法律法规、技术标准、知识产权、产业政策等；6.2能针对机械工程实践和解决方案的不良影响提出改进意见；课程目标2：了解智能制造技术的演变历史和发展趋势，理解智能制造技术的概念、内涵，智能制造支撑系统以及功能系统。使学生懂得智能制造技术和装备的应用水平是科技水平发展及工业现代化的关键标志之一。M7.环境和可持续发展：了解环境保护及可持续发展相关的方针政策和法律法规，能够理解和评价机械设计制造及其自动化领域复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。7.1能理解环境保护和社会可持续发展的内涵意义，了解国家、地方关于环境和社会可持续发展的方针、政策和法规；7.2能理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境与社会可持续发展的影响。课程目标3：了解智能制造中的现代管理技术及其体系。理解智能制造执行系统、精益生产等生产管理模式的原理与作用。从理论和实践教学两个方面培养学生的爱国情怀、工匠精神和创新能力，树立正确的人生价值观。通过将思政和理论知识相结合，激发学生的历史使命感，增强学生的爱国热情和学习动力。M注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标基础理论与技术1.1智能制造基础理论1.2智能制造关键技术教学要求：使学生了解制造系统的演变历程，了解世界主要国家的制造业发展战略。使学生懂得智能制造是绿色制造、以客户为中心、精益生产等社会需求环境下制造业发展的必然趋势。重点：制造系统的演变历程。难点：智能制造是绿色制造、以客户为中心、精益生产等社会需求环境下制造业发展的必然趋势。21、32.工业机器人2.1工业机器人概述2.2工业机器人的应用2.3工业机器人仿真教学要求：使学生了解工业机器人的种类和基本结构；了解机器人运动学、动力学的基本概念；了解工业机器人机电控制系统，掌握机器人的结构及工作方式；了解机器人的主流控制方法；学生需根据给定要求综合应用所学知识，完成工业机器人的选型及仿真。重点：工业机器人的执行结构、驱动系统、控制系统与传感系统；工业机器人仿真。难点：机器人运动学正解与逆解；机器人的应用。422、33.智能制造赋能技术3.1人工智能与机器视觉3.2大数据与云计算3.2CPS与数字孪生3.3虚拟现实与仿真3.4增材制造技术3.5高档数控机床教学要求：（1）掌握CPS与数字孪生、人工智能、建模与仿真、机器视觉等智能制信息技术的基本概念，了解其应用场景；（2）理解高档数控机床、增材制造等装备技术在生产过程中的核心关键地位及应用场景。重点：机器视觉与数字孪生的应用难点：数字孪生的理论基础422、34.智能感知与故障诊断4.1智能感知及传感器4.2智能检测技术4.3工业物联网教学要求：掌握智能感知与传感器、智能检测技术、智能故障诊断、工业物联网等技术的基本概念，了解其应用场景；重点：智能感知及传感器、工业物联网难点：智能检测技术、智能故障诊断62、35.智能制造物流5.1智能物流机器人5.2智能仓库5.3智能配送教学要求：使学生了解智能制造物流装备与技术。理解智能仓库与智能车间的配送等技术在智能生产过程中的作用。重点：智能物流机器人难点：智能配送42、36.智能制造管理与决策6.1制造执行系统MES6.2精益管理6.3智能工厂教学要求：（1）了解制造执行系统的基本概念、原理及架构；（2）了解精益管理基本概念、原理及特点；（3）了解智能制造工程的基本概念、原理与发展现状。重点：制造执行系统MES的概念、作用及其体系架构。难点：智能工厂概念及其原理。42、37.智能制造服务7.1协同创新与共享制造7.2智能设计技术7.3服务型制造教学要求：（1）了解协同创新与共享制造的概念与主要作用；（2）了解服务型制造的概念，理解以智能服务为核心的新模式、新业态是智能制造创新发展的主要方向。重点：服务型制造的概念、作用及其不同模式。难点：理解以智能服务为核心的新模式、新业态是智能制造创新发展的主要方向。42、3合计=sum(C2:C8)2842.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.工业机器人仿真实验内容：使用工业机器人进行基本操作及仿真应用。实验要求：了解工业机器人的特点，掌握常用工业机器人的编程方法及仿真方法。212.增材制造技术实验内容：使用增材制造技术进行快速原型制造。实验要求：了解增材制造技术的特点，掌握增材制造技术原理及常规应用。21合计4五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享等教学手段，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；完成课程教学任务和相关能力的培养。讲授环节主要采用教师讲解、演示、互动的教学形式。教师讲解知识点，配合先进制造模式、智能制造工厂等典型案例。将知识点项目化、案例化，使学生对知识点形成直观印象，并通过课堂教学双方互相提问，与学生互动，鼓励学生在课堂上发表自己的见解，加深对知识点的理解，达到课程目标。在课堂讨论环节中，利用学习通等教学平台进行智能制造相关主题的专题答辩与课堂讨论小组活动。通过启发式教学、讨论式教学培养学生人工智能的基本理论、基本知识和基本应用。培养学生自主学习能力，团队协作能力，激发学生的创新思维。六、课程资源1.教材：作者（译者）.书名.出版社.出版时间．（1）邓朝晖,万林林,邓辉等.智能制造技术基础(第二版).华中科技大学出版社.2021.01.2.参考书：作者（译者）.书名.出版社.出版时间．（1）周济,李培根.智能制造导论[M].高等教育出版社.2021.07.（2）王猛,魏学将.智慧物流装备与应用[M].机械工业出版社.2021.07.（3）王立平,张根保,张开富等.智能制造装备及系统[M].清华大学出版社.2020.09.（4）张鹏,冯淼,张涛然等.智能制造装备设计与故障诊断[M].机械工业出版社.2021.03.（5）李杰,倪军,王安正.从大数据到智能制造[M].上海交通大学出版社.2016.07.（6）李晓雪.智能制造导论[M].机械工业出版社.2019.05.3.期刊：作者.文题.刊名，年，卷号（期号）．（1）周济,李培根,周艳红等.走向新一代智能制造[J].Engineering,2018,4(01):28-47.（2）唐堂,滕琳,吴杰,陈明.全面实现数字化是通向智能制造的必由之路—解读《智能制造之路:数字化工厂》[J].中国机械工程,2018,29(03):366-377.（3）张洁,汪俊亮,吕佑龙,鲍劲松.大数据驱动的智能制造[J].中国机械工程,2019,30(02):127-133+158.（4）王海申,赵春瑞,曲书杰.物联网技术在智能制造中的应用[J].科技与创新,2021(16):161-162+164.（5）GuibingGAO,DengmingZHOU,HaoTANG,etal.AnIntelligentHealthdiagnosisandMaintenanceDecision-makingapproachinSmartManufacturing[J].ReliabilityEngineering&SystemSafety,2021,216.4.网络资源：网站名，访问路径或者：作者.文题.更新和修改日期.访问路径．（1）中国制造2025,中国政府网网址:/zhuanti/2016/MadeinChina2025-plan/（2）智能制造网网址：/news/t0/list_p1.html（3）eWorks数字化企业网网址：/DocumentList.aspx?parentTopic=0&topic=257（4）Pushsoft,MES制造执行系统网址：/list/47/（5）木棉树，数字孪生网址：/?renqun_youhua=182511&bd_vid=8012522724294565972七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现20（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√5105作业30（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√101010课程论文50（1）课程专题论文100分，以论文成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）与智能制造相关主题，题目自拟，不少于5000字。（3）论文格式参照本科毕业设计√√√102020合计：100分254035八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、分组任务、作业、课程论文等方式对学生进行考核评价。考核总成绩中课堂表现的权重为15%，作业的权重为25%，课程论文的权得为50%。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090