《智能制造概论》教案 朱强

《智能制造概论》课程授课教案一、绪论单元单元一、制造业的历史与现状单元二、智能制造定义单元三、智能制造发展现状单元四、新质生产力课时3教学目标1.了解制造业发展历程和全球制造业现状2.了解制造业在国民经济中的作用3.掌握智能制造的概念4.了解中国智能制造发展现状5.了解新质生产力相关概念重点难点1.全球制造业发展历程2.中国智能制造发展现状3.新质生产力的发展举措教学方法分析1.介绍四次工业革命的情况使学生了解全球制造业的发展历程；2.讲解我国制造业发展的三个阶段；3.使学生了解全球智能制造的现状以及中国制造2025；4.如何发展新质生产力。教学方式：讲授√探究□问答√实验□演示√练习□其他□教学手段分析通过学生的自主学习，再结合教学资源库中的各类素材，以视频、图像等手段进行讲授。教学手段：板书√多媒体√视频√实物□动画□图像√其他□授课类型理论课内容讲解单元一制造业的历史与现状1.介绍全球制造业的发展历程进行课程导入。2.讲解四次工业革命以及后期的转型现状加深学生对全球制造业的了解。单元二智能制造定义1.引入智能制造的概念、特点、框架等知识点。2.通过标准化模型讲解使学生深刻了解什么是智能制造。单元三智能制造发展现状1.讲解中国以及全球的智能制造发展历程、现状。2.中国制造2025的背景及实施内容、面临的机遇和挑战。单元四新质生产力1.新质生产力概念2.新质生产力的特点3.新质生产力的发展举措作业内容见课后思考题二、智能制造装备技术1单元单元一工业机器人技术单元二增材制造技术课时2教学目标1.了解智能制造装备关键技术的发展历程2.掌握智能制造装备关键技术的工作原理重点难点1.工业机器人的结构与关键技术2.增材制造技术与智能检测技术的工作原理教学方法分析1.从机器人的发展历程入手；2.引入工业机器人的概念以及各个国家对机器人的定义；3.分析机器人的结构和关键技术及发展趋势；4.先了解什么是增材制造，然后学习增材制造技术的优势和应用。教学方式：讲授√探究□问答√实验□演示√练习□其他□教学手段分析通过学生的自主学习，再结合教学资源库中的各类素材，以视频、图像等手段进行讲授。教学手段：板书√多媒体√视频√实物□动画□图像√其他□授课类型理论课内容讲解单元一工业机器人技术1.工业机器人的定义；2.工业机器人的结构、工业机器人的特点、工业机器人的关键技术；3.工业机器人的应用：机械加工应用、喷涂应用、焊接应用、搬运应用、装配应用；4.工业机器人的发展趋势：微型化、轻型化、柔性化。单元二增材制造技术1.增材制造技术概述：增材制造定义、增材制造成型原理及其工艺、增材制造关键技术；2.增材制造技术优势与发展趋势；3.增材制造技术应用：产品设计领域、建筑设计领域、机械制造领域、模具制造和修复领域、航空航天领域、军事领域、医疗生物领域、家用电器领域、文化艺术领域、服饰和玩具领域。作业内容见课后思考题三、智能制造装备技术2单元单元三智能检测技术单元四物联网技术单元五高档数控机床技术课时2教学目标1.了解智能制造装备关键技术的发展历程2.掌握智能制造装备关键技术的工作原理重点难点1.了解智能制造装备技术的发展趋势2.了解智能制造装备技术的工程应用教学方法分析1.通过概念性的知识让学生了解什么是智能检测、什么是物联网、什么是数控机床和高档数控机床；2.深入分析智能检测的系统结构和应用领域；3.深入分析物联网的体系架构和应用领域；4.深入讲解数控机床的特点及高档数控机床应用。教学方式：讲授√探究□问答√实验□演示√练习□其他□教学手段分析通过学生的自主学习，再结合教学资源库中的各类素材，以视频、图像等手段进行讲授。教学手段：板书√多媒体√视频√实物□动画□图像√其他□授课类型理论课内容讲解单元三智能检测技术1.智能检测技术工作原理；2.智能检测系统的结构：硬件结构、软件结构；3.智能检测技术应用：工业检测、医学、交通领域、桥梁检测。单元四物联网技术1.物联网技术定义；2.物联网技术体系架构：感知层、网络层、应用层；3.物联网关键技术：射频识别技术、传感器和执行器、.M2M、云计算；4.物联网技术在生产制造领域应用：生产制造、售后环节。单元五高档数控机床技术1.数控机床基本特点：高度柔性、加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、改善劳动条件、生产管理现代化；2.数控机床发展历程；3.数控机床技术在智能制造中的应用：汽车、航空航天、船舶、电力设备、工程机械、3C行业等。作业内容见课后思考题四、智能制造信息技术1单元单元一信息物理系统（CPS）单元二工业大数据技术课时2教学目标1.了解智能制造信息技术的发展历程2.掌握智能制造信息技术的工作原理3.了解智能制造信息技术的发展趋势4.了解智能制造信息技术的工程应用重点难点1.CPS的构成与应用2.工业大数据的关键技术与应用教学方法分析1.通过CPS的沿革、构成、应用等知识让学生了解什么是CPS；2.通过德国工业4.0以及中国制造2025引入工业大数据概念；3.了解基本概念以后再学习工业大数据关键技术、工业大数据应用。教学方式：讲授√探究□问答√实验□演示√练习□其他□教学手段分析通过学生的自主学习，再结合教学资源库中的各类素材，以视频、图像等手段进行讲授。教学手段：板书√多媒体√视频√实物□动画□图像√其他□授课类型理论课内容讲解单元一信息物理系统（CPS）1.CPS的沿革；2.CPS的构成：传感器节点、执行器节点、传感器与执行器组合节点、计算系统和控制系统等；3.CPS的集成应用：小到智能家居、家用级系统，大到工业控制系统、智能交通系统等国家级、世界级应用。单元二工业大数据技术1.工业大数据概述；2.工业大数据的关键技术：数据采集、数据处理；3.工业大数据的分析与应用：通过技术创新与发展，以及数据的全面感知、收集、分析和共享，为企业管理者和参与者呈现出看待制造业价值链的全新视角。作业内容见课后思考题五、智能制造信息技术2单元单元三工业云技术单元四射频识别技术（RFID）课时2教学目标1.了解智能制造信息技术的发展历程2.掌握智能制造信息技术的工作原理3.了解智能制造信息技术的发展趋势4.了解智能制造信息技术的工程应用重点难点1.工业云的架构与应用2.RFID的工作原理与应用教学方法分析1.先向学生讲解工业云的概念，接着学习工业云架构以及应用平台；2.了解射频识别技术的工作原理、RFID有哪几类？3.最后学习RFID的应用场景。教学方式：讲授√探究□问答√实验□演示√练习□其他□教学手段分析通过学生的自主学习，再结合教学资源库中的各类素材，以视频、图像等手段进行讲授。教学手段：板书√多媒体√视频√实物□动画□图像√其他□授课类型理论课内容讲解单元三工业云技术1.工业云概述：在广域网或局域网内将硬件、软件、网络等系列资源统一起来，实现数据的计算、储存、处理和共享的一种托管技术；2.工业云构架：边缘连接层、云基础设施、工业云平台、工业应用层；3.工业云应用：GEPredix云平台、西门子MindSphere云平台、三一重工树根互联根云平台、海尔云网COSMOPlat平台。单元四射频识别技术（RFID）1.RFID工作原理：阅读器、电子标签、应用软件；2.RFID分类：无源RFID、有源RFID、半有源RFID；3.RFID应用：数字化车间、智能产品全生命周期管理、制造物流智能化。作业内容见课后思考题六、智能制造信息技术3单元单元五机器视觉识别技术单元六数字孪生技术课时2教学目标1.了解智能制造信息技术的发展历程2.掌握智能制造信息技术的工作原理3.了解智能制造信息技术的发展趋势4.了解智能制造信息技术的工程应用重点难点1.机器视觉的工作原理与应用2.数字孪生原理教学方法分析1.从概念入手让学生了解机器视觉识别技术；2.进一步学习机器视觉识别的关键技术和实际应用；3.了解数字孪生技术的概念和架构；4.了解数字孪生的应用和发展趋势。教学方式：讲授√探究□问答√实验□演示√练习□其他□教学手段分析通过学生的自主学习，再结合教学资源库中的各类素材，以视频、图像等手段进行讲授。教学手段：板书√多媒体√视频√实物□动画□图像√其他□授课类型理论课内容讲解单元五机器视觉识别技术1.机器视觉识别技术概述；2.机器视觉识别的关键技术：照明光源、镜头、高速摄像机、图像采集处理卡、视觉处理软件、硬件处理平台；3.机器视觉识别在智能制造中的应用：尺寸测量、物体定位、零件检测、图像识别。单元六数字孪生技术1.数字孪生技术概述：以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为；2.数字孪生技术架构：用户域、数字孪生体、测量控制域；3.数字孪生的应用及发展趋势：航空航天、装备制造领域。作业内容见课后思考题七、智能制造生产管理单元单元一MES单元二精益生产管理课时2教学目标1.了解MES的概念、架构及应用2.了解精益生产的特点和应用重点难点1.MES的架构2.精益生产的特点教学方法分析1.先了解MES的概念和系统架构；2.学习MES的应用及发展趋势；3.了解什么是精益生产管理；4.精益生产管理在实际生产活动中的应用。教学方式：讲授√探究□问答√实验□演示√练习□其他□教学手段分析通过学生的自主学习，再结合教学资源库中的各类素材，以视频、图像等手段进行讲授。教学手段：板书√多媒体√视频√实物□动画□图像√其他□授课类型理论课内容讲解单元一MES1.MES的概念：制造执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统是一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台；2.MES系统架构：数据采集控制层、数据库层、执行层、数据展现可视层；3.MES的应用及发展趋势：传统的集成向过程融合发展、传统的数字管理向智能管理发展、传统的车间管理向工厂运营平台发展、传统的结构化数据向工业大数据平台发展。单元二精益生产管理1.精益生产管理概述；2.精益生产管理的特点：拉动式准时化（JIT）生产、全面质量管理、团队工作法、并行工程；3.精益生产与大批量生产方式管理思想比较：优化范围不同、对待库存的态度不同、业务控制观不同、质量观不同、对人的态度不同；4.精益生产管理的应用：物流领域、电商领域、食品领域。作业内容见课后思考题八、智能制造服务单元单元一智能制造服务概述单元二智能制造服务体系单元三智能服务重点领域课时2教学目标1.了解智能制造服务的内涵及关键技术2.了解智能制造服务体系3.了解智能制造服务重点领域重点难点1.智能制造服务关键技术2.智能制造服务体系教学方法分析1.先了解智能制造服务的基本概念；2.再学习识别技术、实时定位系统、信息物理融合系统、网络安全技术、系统协同技术等智能制造服务关键技术；3.系统学习智能制造服务体系；4.学习智能服务的重点领域。教学方式：讲授√探究□问答√实验□演示√练习□其他□教学手段分析通过学生的自主学习，再结合教学资源库中的各类素材，以视频、图像等手段进行讲授。教学手段：板书√多媒体√视频√实物□动画□图像√其他□授课类型理论课内容讲解单元一智能制造服务概述1.智能制造服务内涵2.智能制造服务关键技术：识别技术、实时定位系统、信息物理融合系统、网络安全技术、系统协同技术；单元二智能制造服务体系基础层、理论技术层、方法层、目标层单元三智能服务重点领域1.基于设备运维的服务；2.基于设备施工作业的服务。作业内容见课后思考题九、中国智能制造应用案例单元单元一潍柴动力股份有限公司单元二中车青岛四方机车车辆股份有限公司单元三陕西法士特汽车传动集团有限责任公司单元四中国典型离散制造企业数字化转型与智能化升级路径课时4教学目标1.了解潍柴动力智能制造现状2.了解中车青岛四方智能制造现状3.了解法士特汽车智能制造现状4.了解中国典型离散制造企业数字化转型与智能化升级路径重点难点1.潍柴动力智能制造路径规划2.中车青岛四方智能制造路径规划3.法士特汽车智能制造路径规划4.离散制造行业数字化转型与智能化升级路径教学方法分析1.先对企业进行基本的介绍；2.了解企业怎么样结合自身特色进行智能化改造；3.分析实施智能制造以后的企业现状；4.分析总结离散制造行业数字化转型与智能化升级路径。教学方式：讲授√探究□问答√实验□演示√练习□其他□教学手段分析通过学生的自主学习，再结合教学资源库中的各类素材，以视频、图像等手段进行讲授。教学手段：板书√多媒体√视频√实物□动画□图像√其他□授课类型理论课内容讲解单元一潍柴动力股份有限公司1.企业简介2.实施路径规划：近期目标、中期目标、远期目标；3.潍柴动力智能制造现状：“6+N+X”的信息化体系架构；4.潍柴动力智能制造实施成效：搭建了五国十地协同研发平台，提升新产品研发效率20%以上。单元二中车青岛四方机车车辆股份有限公司1.企业简介2.实施路径规划：结构调整、转型升级；3.中车青岛四方智能制造现状：应用大型高档数控机床和重载机器人，提升关键零部件制造水平、研发智能传感与控制装备，提高关键装备利用率、研制智能检测与装配装备，全面提升关键工序的效率和质量、实现五大信息系统的集成，打通全生命周期数据链和业务链；4.中车青岛四方智能制造实施成效：生产效率提升22.5%，产品研制周期缩短37.16%，产品不良率降低33%，运营成本降低23