《农业装备智能制造技术》课程教学大纲

农业装备智能制造技术IntelligentManufacturingTechnologyforAgriculturalEquipment课程基本信息课程编号：04021193课程总学时：32实验学时：6学时课程性质：选修课程属性:专业深化类开设学期：第5学期适用专业：农装对先修的要求：互换性与测量技术、机械设计基础、机械制图、电工与电子技术、CAD制图、自动控制原理、机械制造基础对后续的支撑：农业生产、毕业设计一、课程的教学理念、性质、目标和任务《农业装备智能制造技术》是农业工程一级学科下农业智能装备工程专业的专业选修课，总学时为32学时，包括26个理论学时和6个实验学时。该课程的教学进度安排主要包括七个章节，分别是概论、人工智能、智能设计、工艺智能规划与智能数据库、制造过程的智能监测、诊断与控制、智能制造系统和智能制造装备。通过本课程的学习，使学生掌握贯穿设计、生产、管理、服务等农业装备智能制造活动各个环节，包括信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能，了解控制技术的发展及未来农业装备机械自动化新产业的趋势。该课程的价值在于树立机电结合、多学科融合的综合系统分析，系统设计、制造和使用能力，为从事农机装备现代制造工程打下基础。此外，该课程还需要掌握农业装备智能制造技术的基本理论和所涉及的基本方法，具备农业装备装配、制造和运用的能力。最后，研究该课程能够培养社会主义需要的德、智、体、美全面发展的高端应用型人才，具有较高的文化修养、较强的审美能力和高尚的道德情操，具有严谨而科学的思维方式和求真精神。二、课程教学的基本要求1.理论知识方面：通过本课程理论知识的学习，使学生了解农业装备智能制造技术的体系基础、发展历程和应用领域；了解人工智能（专家系统、机器学习和人工神经网络）在农业装备智能制造方面的应用，掌握智能设计方法、工艺智能规划与智能数据库、制造过程的智能监测、诊断与控制、智能制造系统，了解智能制造装备等。2.实验技能方面：通过本课程课堂教学与相关的实验，让学生了解智能制造技术在农业和工业领域的应用实例，掌握智能制造软件的操作和设计流程，了解智能制造技术应用于农业机械化生产将有广阔的前景，使学生掌握智能制造技术与农业机械结合的方法和在实际生产中的作用，能够理论与实际结合，把智能制造技术与农业装备结构组合应用到生产实际，提升专业实践和动手能力、现代机械设计方法及生产应用和新型农机装备设计等。三、课程的教学设计1.教学设计说明《农业装备智能制造技术》课程教学以课堂教学为主，结合自主学习和上机教学，针对复杂的结构，学习使用智能制造软件进行三维建模。培养学生熟练使用三维建模软件，熟悉智能制造技术分析设计的一般方法，具备初步的运用智能CAD软件，针对复杂控制工程问题进行分析、设计和改进的能力。（1）课堂教学主要讲述农业装备智能制造（现代制造技术、人工智能技术和计算机科学技术）的基本概念，基本原理、基本设计方法，在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。通过指导学生学习使用智能CAD系统，进行简单的工程实例设计，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提高学习兴趣，熟悉智能制造分析与设计的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。（2）针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。2.课程目标及对毕业要求的支撑序号课程目标毕业要求1树立机电结合、多学科融合的综合系统分析，系统设计、制造和使用能力。为从事农业装备现代制造工程打下基础。12了解农业装备智能制造技术发展的新理论、新技术和最新发展趋势。23掌握农业智能制造技术的基本理论和所涉及的基本方法，具有分析、选用和设计智能制造单元系统的能力。34培养适应社会主义绪论要的德、智、体、美全面发展的高端应用型人才。4四、理论教学内容及学时分配（26学时）第一章绪论学时数：2教学目标：通过本章学习，了解智能制造技术发展和意义，了解智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势，了解智能制造技术体系。教学重点和难点：重点：1.智能制造技术发展和意义2.智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势3.智能制造技术体系难点：1.智能制造技术体系主要教学内容及要求：1.智能制造技术发展和意义2.智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势3.智能制造技术体系教学组织与实施：采用多媒体现代教学，学习通布置课堂作业。第二章人工智能与专家系统学时数：4教学目标：通过本章学习，熟悉知识表示方法，了解确定性推理方法，掌握机器学习，了解专家系统和人工神经网络相关知识。教学重点和难点：重点：1.知识表示方法2.确定性推理3.状态空间搜索4.专家系统5.机器学习6.人工神经网络难点：1.人工神经网络主要教学内容及要求：1.知识表示方法2.确定性推理3.态空间搜索4.专家系统5.机器学习6.人工神经网络教学组织与实施：采用多媒体现代教学，学习通布置课堂作业。第三章智能设计学时数：4教学目标：通过本章学习，掌握智能设计系统，了解智能设计系统的产品模型，掌握智能CAD系统的设计方法、智能化空间布局设计，熟悉智能CAD系统实例、基于虚拟现实的智能设计、基于数字孪生的智能设计。教学重点和难点：重点：1.智能设计系统的产品模型2.智能CAD系统的设计方法3.智能化空间布局设计4.基于虚拟现实的智能设计难点：1.智能CAD系统的设计方法主要教学内容及要求：1.智能设计系统的产品模型2.智能CAD系统的设计方法3.智能化空间布局设计4.基于虚拟现实的智能设计5.智能CAD系统实例教学组织与实施：采用多媒体现代教学，学习通布置课堂作业。第四章工艺智能规划与智能数据库学时数：4教学目标：通过本章的学习，了解计算机辅助工艺规划及其智能化，了解切削智能数据库、磨削智能数据库，掌握数控加工自动编程。教学重点和难点：重点：1.计算机辅助工艺规划及其智能化2.切削智能数据库、磨削智能数据库3.数控加工自动编程难点：1.数控加工自动编程主要教学内容及要求：1.计算机辅助工艺规划及其智能化2.切削智能数据库、磨削智能数据库3.数控加工自动编程教学组织与实施：采用多媒体现代教学，学习通布置课堂作业。第五章制造过程的智能监测、诊断与控制学时数：4教学目标：通过本章的学习，了解智能监测，了解智能诊断，了解智能控制。教学重点和难点：重点：1.智能监测2.智能诊断3.智能控制难点：1.智能控制主要教学内容及要求：1.智能监测2.智能诊断3.智能控制教学组织与实施：采用多媒体现代教学，学习通布置课堂作业。第六章智能制造系统学时数：4教学目标：通过本章的学习，掌握智能制造系统体系架构，掌握智能制造系统调度控制，了解智能制造系统供应链管理。教学重点和难点：重点：1.智能制造系统体系架构2.智能制造系统调度控制3.智能制造系统供应链管理难点：1.智能制造系统供应链管理主要教学内容及要求：1.智能制造系统体系架构2.智能制造系统调度控制3.智能制造系统供应链管理教学组织与实施：采用多媒体现代教学，学习通布置课堂作业。第七章智能制造装备学时数：4教学目标：通过本章的学习，掌握高档数控机床，了解工业机器人，了解3D打印装备，了解智能生产线，了解智能工厂。教学重点和难点：重点：1.高档数控机床2.工业机器人3.3D打印装备4.智能生产线5.智能工厂难点：1.智能工厂主要教学内容及要求：1.高档数控机床2.工业机器人3.3D打印装备4.智能生产线5.智能工厂教学组织与实施：采用多媒体现代教学，学习通布置课堂作业。五、实验教学内容及学时分配（6学时）（一）实验课程简介《农业装备智能制造技术》的实验教学旨在通过实际操作，帮助学生深入理解智能制造的基本原理和方法，熟练使用智能制造软件和产品设计能力，并培养他们的实验设计和问题解决能力。（二）实验教学目的和基本要求《农业装备智能制造技术》的目的是培养学生对农业装备智能制造技术的理论知识和实践操作能力，使学生能够熟练应用农业装备智能制造技术解决实际生产和制造过程中的问题，能够在实践中深入理解智能制造技术，提高自己的技术能力和综合素质，为未来从事智能制造相关领域的工作做好准备。以下是农业装备智能制造技术实验教学的基本目的和要求：目的：1.理解农业装备智能制造技术的基本概念、原理和应用领域。2.学习智能制造系统的组成和工作流程。3.掌握智能制造技术中的核心技术和关键方法。4.培养学生的创新思维和问题解决能力。5.提高学生的团队合作和沟通能力。基本要求：1.系统性学习：学生应该通过理论学习，了解智农业装备能制造技术的基本概念、原理和发展趋势，并掌握相关的理论知识。2.实践操作：学生需要亲自进行实验操作，使用农业装备智能制造技术相关的设备、工具和软件平台，实际运行和控制智能制造系统。3.问题解决：学生应该能够分析和解决实际智能制造过程中的问题，通过应用相关的技术手段和方法，改进生产效率和质量。4.创新能力：学生应该具备创新思维，能够提出新的农业装备智能制造技术应用方案，推动智能制造技术的发展和应用。5.团队合作：学生需要在小组中合作完成实验任务，学会与他人有效地合作、沟通和协调，培养团队合作精神。6.报告撰写：学生需要撰写实验报告，总结实验过程和结果，展示对农业装备智能制造技术的理解和应用能力。（三）实验安全操作规范在进行智能制造技术实验时，确保实验室的安全是至关重要的。以下是一些智能制造技术实验的安全操作规范：1.实验室准备在实验室中放置明显的安全标志和警示标识。确保实验室通风良好，并配备适当的消防设备。确保实验室内的紧急出口畅通无阻。检查实验设备和工具的正常运行状态，如电路、传感器等。确保实验室有合适的个人防护装备，如安全眼镜、防护手套等。2.设备操作在进行实验之前，详细阅读和理解实验操作手册或指导书。严格按照操作步骤进行，不擅自修改或更改实验设备的设置。确保正确连接和使用实验设备，避免电源和电缆的过载或短路。对于涉及高压电源或强电流的实验，遵守相关安全操作规范。3.紧急情况在实验室中发生火灾、漏电或其他紧急情况时，立即按照实验室的应急预案采取相应的措施。熟悉实验室的紧急出口和灭火器的位置，知道如何正确使用灭火器。（四）实验项目名称与学时分配序号实验名称学时类型实验要求每组人数04021193＋01智能制造软件操作2演示性实验必做3004021193＋02智能CAD系统设计产品4综合性实验必做30（五）实验方式及基本要求上机实验。熟悉智能CAD软件操作方法，并采用智能CAD软件设计产品。（六）实验内容安排【实验一】智能制造软件操作1.实验学时：2学时2.实验目的：熟悉智能制造软件的操作，为后续产品设计奠定基础。3.实验内容：（1）软件介绍和基本操作：学习软件的基本功能和界面布局，了解各个模块的作用和相互关系。（2）生产计划与排程：通过软件创建产品生产计划，并进行生产任务的排程和调度，考虑资源利用率、交货期要求等因素。（3）数据管理与分析：学习采集、存储和管理生产过程中的数据，使用软件进行数据清洗、整理和分析，提取有用的信息，并使用数据可视化工具展示结果。（4）质量控制与追溯：学习软件中的质量控制功能，进行质量检验和分析，学习使用追溯功能，跟踪产品的生产过程和质量信息。（5）物流调度与优化：学习软件中的物流调度模块，进行物流任务的创建和调度，考虑运输时间、资源利用效率等因素进行优化。（6）智能制造系统集成：学习软件中的系统集成功能，了解不同设备、系统之间的数据交互和信息共享方式，实践设备的接口设置和编写代码实现系统集成。4.实验要求：（1）系统性学习：学生应仔细学习软件的相关知识和操作手册，了解软件的功能和操作流程。（2）实验操作：学生需要亲自进行实验操作，按照指导书或教师的要求使用软件进行各种功能的实践操作。（3）数据分析与报告撰写：学生需要进行数据分析，根据实验结果撰写实验报告，总结实验过程和结果，并给出相应的结论和建议。（4）创新思维：学生应培养创新思维，能够针对实际问题提出新的智能制造软件应用方案，并在实验中尝试实施和验证。（5）团队合作：在一些复杂的实验中，学生可能需要分组合作完成实验任务，学会与他人有效合作、沟通和协调。5.实验设备及器材：计算机，智能制造软件，例如MES（制造执行系统）、PLM（产品生命周期管理）、SCM（供应链管理）等软件。【实验二】智能CAD系统设计产品1.实验学时：2学时2.实验目的：培养学生在智能制造领域的设计和创新能力，以及熟悉使用智能CAD系统进行产品设计的技能。通过智能CAD系统设计产品的实验，学生将获得设计和创新能力的锻炼，掌握智能CAD系统的操作技能，了解产品设计的工程实施过程，并为未来在智能制造领域的工作和研究打下基础。3.实验内容：（1）熟悉智能CAD系统：学生需要学习并熟悉所使用的智能CAD系统，包括软件界面、基本功能和操作方法。（2）产品设计与创新：学生利用智能CAD系统进行产品设计，包括创建产品模型、进行形状设计、添加功能等。设计过程中可以尝试创新的设计思路和理念。（3）产品装配与运动模拟：学生学习如何进行产品装配，将各个部件组装到一起，并使用智能CAD系统进行运动模拟，验证设计的可行性和合理性。（4）工程分析与优化：学生学习使用智能CAD系统进行工程分析，包括强度分析、流体分析、热分析等。通过分析结果，优化产品设计以满足设计要求。（5）设计文档生成与交流：学生学习使用智能CAD系统生成设计文档，如工程图纸、装配图、设计报告等。同时，要求学生能够进行有效的设计交流和沟通，展示设计成果。（6）团队合作与项目管理：在某些实验中，学生可能需要以团队为单位进行产品设计与开发。要求学生在团队中协作工作，分工合作，同时进行项目管理，确保实验顺利进行。4.实验要求：（1）实验操作：学生需要亲自进行实验操作，按照教师或实验指导人员的要求，使用智能CAD系统完成各项设计任务。（2）设计创新与问题解决：鼓励学生在实验中展示设计创新能力，并能够独立解决设计过程中出现的问题。（3）数据分析与报告撰写：学生需要进行数据分析，根据实验结果撰写实验报告，总结实验过程、设计思路和结果，并给出相应的结论和建议。（4）制造工艺考虑：学生应在设计过程中考虑制造工艺和实际制造条件，设计出可实施的产品方案。（5）创造性思维与团队合作：鼓励学生展示创造性思维，尝试不同的设计方案，并能够与团队成员进行有效的合作和沟通。5.实验设备及器材：计算机，智能CAD软件：学生需要安装和配置相应的智能CAD系统软件，例如AutoCAD、SolidWorks、CATIA、Creo等。六、课程思政1.政治认同：在课程中强调农业装备智能制造技术对国家现代化建设的重要作用，引导学生认识到该技术对农业现代化和国家经济发展的战略意义。举例来说，可以介绍智能农机设备的高效性和智能化对提升农业生产力的贡献，以及农业装备智能制造技术对粮食安全和农村经济发展的重要性，培养学生对国家发展战略的认同感和责任意识。2.家国情怀：通过课程内容和案例分析，引导学生了解农业装备智能制造技术在农村经济发展、农民生活改善和乡村振兴等方面的重要作用。举例来说，可以介绍智能化农机在提高农民收入、改善农村劳动条件、增加农民就业机会等方面的实际效果，激发学生的家国情怀和责任感。3.文化素养：通过讲解农业装备智能制造技术与传统农耕文化的融合，培养学生对农业文化的尊重和保护意识。举例来说