工业互联网概论-机制-课程教学大纲

【工业互联网概论】【IntroductionofIndustrialInternet】一、基本信息课程代码：【2050612】课程学分：【2】面向专业：【机械设计制造及自动化】课程性质：【专业课程】开课院系：机电学院使用教材：主教材【工业互联网技术及应用华中科技大学出版社2021年12月第1版】辅助教材【智慧工业互联网李伯虎等著清华大学大学出版社2021年12月第2版】【工业互联网基础中国工业互联网研究院组编人民邮电出版社2023年4 月第1版】【工业互联网工程技术人员：初级人力资源社会保障部专业技术人员管理司 组织编写中国人事出版社2022年12月第1版】先修课程：【大学信息技术2050710（2学分）；人工智能制造基础2050245（2学分）】二、课程简介工业互联网作为互联网和新一代信息技术与制造业深度融合的产物，是加速数字化转型的基石。本课程汇聚互联网基础原理、系统技术、全面性平台应用等多方面知识点，系统地介绍了工业互联网的体系架构、关键技术和典型工业互联网平台与应用实践案例，帮助同学们全面了解工业互联网概念、技术及应用。着重介绍：(1)工业互联网的概念、工业互联网与互联网、物联网、智能制造之间的关系；(2)工业互联网基础技术物联网技术、网络通信技术、云计算技术、工业大数据技术、信息安全技术；(3)工业互联网体系架构工业互联网体系架构、网络架构、数据体系和安全体系(4)工业互联网的网络连接技术工厂内外网络、工业设备/产品接入与联网、工业互联网的标识解析，5G与工业互联网；(5)工业互联网平台边缘层技术边缘计算、工业大数据采集；(6)工业互联网平台数据层技术工业互联网大数据管理、工业互联网大数据分析；(7)工业互联网融合层技术数字孪生、工业互联网与数字孪生、信息物理系统（CPS）；(8)工业互联网平台应用层技术工业软件应用开发技术、微服务技术(9)工业互联网安全技术接入安全技术、平台安全技术、访问安全技术、工业互联网与区块链(10)典型工业互联网平台和应用实践国外工业互联网平台、国内工业互联网平台、工业互联网典型应用、工业互联网行业应用。本课程理论联系实际，从智能制造的角度，讲述工业互联网具体概念和技术，同时辅以对应的工业实际产品介绍和应用案例分析，以加深同学们的课堂理解，培养实际工程应用能力。三、选课建议本课程适合于智能制造、机械设计制造及自动化等专业二、三年级的本科生修学，要求学生具有高等数学、大学物理、电工基础、信息技术、智能制造概论等方面的基础知识和技能，能基本掌握常见网络连接、边缘计算、大数据、数字孪生和安全等技术，对网络平台及应用有一个基本的了解。四、课程与专业毕业要求的关联性专业毕业要求关联性课程目标LO01-1：具有解决智能制造工程问题所需的数学与自然科学知识及其应用能力；LO01-2：具有解决智能制造工程问题所需的工程基础知识及其应用能力；LO01-3：具有解决智能制造工程问题所需的专业基础知识及其应用能力；H1LO01-4：具有解决智能制造工程问题所需的专业知识及其应用能力。LO02-1：能够运用专业基础知识等相关理论，识别和判断复杂智能制造工程问题的关键技术和关键参数；LO02-2：能认识到解决复杂智能制造工程问题有多种方案，并能通过文献研究分析寻求（工程问题的）有效解决方案；LO02-3：能够将数学、自然科学、工程基础知识运用于智能制造工程问题的表述；LO02-4：能基于数学、自然科学和工程原理，证实解决方案的合理性。LO03-1：掌握智能机电系统设计的基本方法，并能够针对复杂智能制造工程问题进行分析，提出设计目标、确定解决方案；LO03-2：能够设计满足智能机电系统或装备特定需求的部件、单元或工艺过程；LO03-3：能够在设计中综合考虑社会、健康、安全、法律、伦理、文化及环境等因素，体现一定的创新意识；M2LO03-4：能够以设计报告、工程图纸或实物的形式呈现设计成果。LO04-1：能够应用所学知识对智能制造工程相关问题制定实验方案；LO04-2：能够根据实验方案构建实验系统或过程，并能进行实验；LO04-3：能正确分析和解释实验数据/结果，并能通过信息综合得到合理有效的结论。LO05-1：了解智能制造工程学科发展现状，能够在实践中初步掌握并使用现代工程技术、方法、工具或装备；LO52：能够初步运用所选恰当现代工程工具对复杂智能机电系统工程问题进行预测和模拟，并能够理解所用现代工具的工作原理及其局限性；LO05-3：掌握智能制造工程领域重要文献资料的来源和获取方法。LO06-1：了解与智能制造工程相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规；LO06-2：能正确认识智能制造工程领域现状及新产品、新技术、新工艺、新材料的开发和应用，对于客观世界和社会的影响；M4LO06-3：能正确认识智能制造工程人员在工程实践中应承担的社会、安全和法律责任。LO07-1：能了解国家、地方关于环境和社会可持续发展的政策和法律法规；LO07-2：能正确认识和理解针对智能制造工程问题的工程实践对环境与社会可持续发展的影响。LO08-1：理解世界观、人生观的基本意义及其影响；LO08-2：具有健康的体质和良好的心理素质，理解个人在历史以及社会、自然环境中的地位；LO08-3：理解智能制造工程师的职业性质和责任，具有法律意识且在智能制造工程实践中能自觉遵守职业道德和规范。LO09-1：具备基本的人际交往与沟通能力，能够正确认识团队力量和智慧对复杂工程问题的作用和意义；LO09-2：能够理解一个多学科团队中每个角色对于整个团队目标的意义，能够在多学科团队中发挥作用。LO10-1：能通过口头或书面方式表达自己的想法，就复杂智能机电系统工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流；LO10-2：至少掌握一门外语，能够阅读本专业外文文献资料，并能够使用技术语言，在跨文化背景下进行沟通和交流。LO11-1：理解智能制造工程活动中涉及的重要经济与管理因素；LO11-2：具有在多学科环境中应用工程管理和经济决策知识的能力。LO12-1：能正确认识终身学习的重要性，具有自主学习和终身学习的意识；LO12-2：能针对个人或职业发展需求，采取适合的方式自主学习，并具有适应社会和智能制造工程技术发展的能力。备注：LO=learningoutcomes（学习成果）课程目标/课程预期学习成果序号课程预期学习成果课程目标教与学方式评价方式1工程知识（目标1）LO01-3：具有解决智能制造工程问题所需的专业基础知识及其应用能力理解工业互联网的概念与内涵了解工业互联网与互联网、物联网之间的“同”与“不同”1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.课内测试了解工业互联网的几大主要基础技术1.讲授法（授课）2.讨论法（对几个主要基础技术进行主题讨论）3.自主学习1.作业评价2.课内测试了解工业互联网的基本体系架构1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.课内测试熟悉工业互联网的几种主要网络连接技术1.讲授法（授课）2.讨论法（对有线和无线两大主题讨论）3.自主学习1.作业评价2.课内测试了解边缘计算的基本概念了解边缘计算的几种基本技术1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.课内测试熟悉工业大数据采集的几种基本技术讲授法（授课）讨论法（主题讨论3.自主学习1.作业评价2.课内测试了解大数据管理的基本概念了解大数据分析的几种基本技术1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.平时小测验3.课内测试了解工业互联网平台虚实融合的基本概念了解数字孪生的概念、架构和构建技术了解CPS的概念、体系、架构和基本技术1.讲授法（授课）2.讨论法（主题讨论）3.自主学习1.作业评价2.课内测试了解工业软件、工业APP的基本概念和开发技术1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.课内测试了解工业互联网的几种基本安全技术（接入、平台、访问和区块链等）1.讲授法（授课）2.讨论法（几种基本安全技术的主题讨论）3.自主学习1.作业评价2.课内测试了解几种典型的工业互联网平台（国内外）1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价了解几种典型的工业互联网行业应用1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价2设计/开发解决方案（目标2）LO03-3：能够在设计中综合考虑社会、健康、安全、法律、伦理、文化及环境等因素，体现一定的创新意识1.了解工业互联网起源、发展和现状1.讲授法（授课）2.视频3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试1.了解现代信息技术如何促进工业互联网的发展1.讲授法（授课）2.讨论法（主题讨论）3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试1.了解工业互联网体系架构的演化、挑战和发展趋势1.讲授法（授课）2.视频3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试了解常见的几种有线、无线连接技术和标识解析1.讲授法（授课）2.视频、讨论3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试了解边缘计算的发展现状和关键技术了解工业大数据采集与传统数据采集的区别、目前工业大数据采集的几种主流技术1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.课内测试了解大数据管理和分析技术在制造业的应用1.讲授法（授课）2.视频、讨论3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试运用数字孪生的思路，处理简单的现实问题1.讲授法（授课）2.讨论法（主题讨论）3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试了解工业软件和工业APP的开发和应用方法1.讲授法（授课）2.视频、讨论3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试了解工业互联网的常用安全技术和在企业中的应用案例1.讲授法（授课）2.视频、讨论3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试1.了解典型工业互联网平台和行业应用案例1.讲授法（授课）2.视频、讨论3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试3工程与社会（目标4）LO06-2：能正确认识智能制造工程领域现状及新产品、新技术、新工艺、新材料的开发和应用，对于客观世界和社会的影响1.了解工业互联网整体发展现状1.讲授法（授课）2.视频3.自主学习1.讨论提问,导师即时评价1.了解国内5G+工业互联网的应用发展现状1.讲授法（授课）2.视频3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价1.了解工业互联网主要基础技术的发展现状1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价3.课内测试理解工业互联网架构设计演化与智能制造系统发展之间的协同对应关系1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价1.了解网络连接技术发展史，理解网络接入技术是如何更好地适应智能制造要求1.讲授法（授课）2.视频3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价2.课内测试1.了解工业大数据采集和边缘计算技术发展趋势1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.课内测试1.了解工业大数据管理和分析技术的现状和未来发展趋势1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.课内测试1.了解工业互联网平台虚实融合关键技术发展趋势1.讲授法（授课）2.视频3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价2.课内测试1.了解工业软件的发展现状和发展趋势1.讲授法（授课）2.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价1.了解工业互联网安全技术的发展趋势1.讲授法（授课）2.视频3.自主学习1.作业评价2.课内测试了解工业互联网的实际应用案例1.讲授法（授课）2.视频3.自主学习1.作业评价2.讨论提问,导师即时评价六、课程内容单元知识点能力要求教学难点1.工业互联网概论（2课时理论）1.工业互联网的基本概念和发展现状2.工业互联网与普通互联网、物联网和智能制造的区别和联系1.理解工业互联网的概念与内涵2.了解工业互联网与互联网、物联网之间的“同”与“不同”3.了解工业互联网起源、发展和现状4.了解工业互联网整体发展现状5.了解国内5G+工业互联网的应用发展现状1.学生缺乏实际工作经验，如何在概念和实物之间建立对应关系，考虑留作业请学生在网上找实际产品的资料介绍2.上课方式方法上需要研究（理论与案例有机交叉结合）3.视频辅助教学2.工业互联网基础技术介绍（2课时理论）1.物联网技术2.网络通信技术3.云计算技术4.工业大数据技术5.信息安全技术了解工业互联网的几大主要基础技术；了解现代信息技术如何促进工业互联网的发展了解工业互联网主要基础技术的发展现状1.实际案例3.工业互联网体系架构（2课时理论）1.工业互联网体系架构2.工业互联网网络架构3.工业互联网数据体系4.工业互联网安全体系了解工业互联网的基本体系架构了解工业互联网体系架构的演化、挑战和发展趋势理解工业互联网架构设计演化与智能制造系统发展之间的协同对应关系1.从“软件定义”的角度，讲清组件和接口这两个概念4.工业互联网网络连接技术（6课时理论）1.工厂网络架构L12.工厂设备接入与并网L23.工业互联网标识解析L14.5G与工业互联网L21.熟悉工业互联网的几种主要网络连接技术2.了解常见的几种有线、无线连接技术和标识解析3.了解网络连接技术发展史，理解网络接入技术是如何更好地适应智能制造要求1.重点讲清总线技术、TCP/IP和4G/5G5.工业互联网平台边缘层技术（2课时理论）1.边缘计算2.工业大数据采集1.了解边缘计算的基本概念2.了了解边缘计算的几种基本技术3.了解工业大数据采集与传统数据采集的区别、目前工业大数据采集的几种主流技术4.了解工业大数据采集和边缘计算技术发展趋势1.实际案例2.数据流和数据处理计算6.工业互联网平台数据层技术（2课时理论）1.工业互联网大数据管理2.工业互联网大数据分析了解大数据管理的基本概念了解大数据分析的几种基本技术和未来发展趋势了解大数据管理和分析技术在制造业的应用1.实际案例