智能制造概论智能制造 课程教学大纲

【智能制造概论】

(introductionofIntelligentManufacturing]

一、基本信息

课程代码：【2080478】

课程学分：【3】

面向专业；【智能制造工程、机械设计制造及自动化】

课程性质：【专业教育深程】

开课院系：【机电学院智能制造系】

使用教材：

教材【智能制造概论清华大学出版社2021年5月第1版】

参考书目【智能制造技术概论范君艳等主编华中科技大学出版社第2版】

【智能制造的信息安全李晖等主编清华大学出版社2022年7月第1版】

［数字化与智能化车间朱海平著清华大学出版社】

［制造执行系统技术及应用饶运清著清华大学出版社】

［机器人学战强著清华大学出版社】

［生产系统建模与仿真朱海平著清华大学出版社】

智能制造联播（AGML）网址：

【/all?keyword=%E6%99%BA%E8%83%BD%E5%88%B6%E9%80%

A0%E8%81%94%E6%92%AD&from_source=webtop_search&spm_id_from=333.788&searc

h_source=3］

先修课程：【高等数学（1）理工类2100013（6学分）】

【高等数学（2）理工类2100015（5学分）】

【大学物理（1）2100001（3学分）】

二、课程简介（必填项）

智能制造是中国制造强国战略的重要议题之一，逐渐成为未来制造业发展的核心内容。

由于智能制造具有学科交叉、行业融合的特点，需要较高的知识广度和深度，其学习过程具有一

定的难度，因此有必要形成完整的智能制造知识体系。本课程以智能制造为主线，系统性地总结

和归纳了智能制造整体框架，着重介绍了：

（1）智能制造的发展历程：

（2）智能制造的基本结构和架构，包括智能制造的定义、内涵、支撑系统与功能系统等；

（3）现代制造的基本理念，包括可持续发展、以客户为中心以及精益生产等；

（4）智能制造的核心技术，包括数据获取与处理、数字季生、建模与仿真、工业机器人、智

能控制、智能调度以及工业互联网等；

（5）从企业进化维度看智能制造，包括产品进化、过程进化以及企业生态系统进化等；

（6）智能制造精要，包括数据驱动、软件定义、虚实融合以及整体联系等；

（7）下一代智能制造，包括人机共融、云机器人、数字工程师以及商业智能等。

本课程理论联系实际，为学生全面阐述智能制造的核心思想与关键技术，着重介绍了智能制

造所需的意识和思维方式的提炼，是联系高等数学、大学物理与后续其它智能制造工程专业课程

的重要纽带。

三、选课建议（必填项）

本课程适合于机械制造及自动化、智能制造工程、汽车服务工程专业二年级的本科生修学,

要求学生具有高等数学、大学物理方面的基础知识和技能，能基本掌握交直流电路的分析计算方

法，理解变压器、交流电动机工作原理、机械特性和正确使用方法，了解机床电气设备的基本控

制回路。

四、课程与专业毕业要求（学习成果）的关联性（必填项）

专业毕业要求关联性课程目标

L001-1：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;

L001-2：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：

L001-3：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

•H1

力；

L001-4：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。

L002T：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;

L002-2：能认识到解决复杂智能制造工桂问题有多种方案,并能通过文

献研究分析寻求（工程问题的）有效解决方案;

L002-3：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:

L002-4：能基于数学、自然科学和工程原理,证实解决方案的合理性。

1.003-1：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;

L003-2：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;

L003-3：能够在设计中综合考虑社会、健康、安全、法律、伦理、文化

•M2

及环境等因素，体现一定的创新意识；

L003-4：能够以设计报告、工程图纸或实物的形式呈现设计成果。

L004T：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:

L004-2：能够根据实验方案构建实验系统或过程,并能进行实验:

L004-3：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。

L005-1：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:

L052：能够初步运用所选恰当现代工程匚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:

L005-3：掌握智能制造工程领域重要文献资料的来源和获取方法。

L006-1：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:

L006-2：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、

・M4

新材料的开发和应用，对于客观世界和社会的影响；

L006-3：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。

L007-1：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;

L007-2：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。

L008-1：理解世界观、人生观的基本意义及其影响:

L008-2：具有健康的体质和兴好的心理素质,理解个人在历史以及社会、

自然环境中的地位;

L008-3：理解智能制造工程师的职业性质和责任,具有法律意识且住智

能制造工程实践中能自觉遵守职业道德和规范。

L0091：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

意对复杂工程问题的作用和意义;

L009-2：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,能够住多学科团队中发挥作用。

L010-1：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:

L010-2：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。

L011-1：理解智能制造工程活动中涉及的重要经济与管理因素;

L011-2：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。

L012-1：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;

L012-2：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1：L（）=learningoutcomes（学习成果）；•一关注；H—关注度高；M—关注度中；L一

关注度低；倾斜字体所在行可以删除。

备注2：该课程支撑的课程目标1、2、4：

目标1：（知识要求）掌握宽厚的智能制造工程方面的基础知识、专业知识和基本技能。

目标2:（能力要求）具备分析与解决智能制造设计、开发、生产、管理、创新过程中

复杂工程问题的能力。

目标4：（服务面向）能够从事传统制造转型升级、车间级的智能制造系统集成和运维、

相关交叉领域的智能制造设计、开发、应用、管理、服务等工作。

五、课程目标/课程预期学习成果（必填项）（预期学习成果要可测量/能够证

明）

专业能力写到毕业要求层级（二级编码），通用能力写到指标点层级（三级编码），如果是

应用型本科试点专业全部写到指标点层级（三级编码）。在“课程目标（细化的预期学习成果）”

这列要写清楚指标点（或者毕业要求）在本门课程里面的具体表现，撰写时以适当的行为动词引

导。

序课程预期课程目标

教与学方式评价方式

号学习成果（细化的预期学习成果）

11.理解智能制造的概念与内涵1.讲授法（授课1.作业评价

L001-3：具有解决

工2.自主学习2.平时提问

程智能制造工程问题

3.期末考试

知所需的专业基础知

1.了解业互联网及其层次结1.讲授法（授课）1.作业评价

识识及其应用能力

（构、基础、核心与关键；2.讨论法（主题讨2.平时小测验

目2.了解互联网的技术体系与论）3.期末考试

标关键技术3.自主学习

1

.熟悉工业机器人定义及特讲授法（授课）.作业评价

)11.1

点、基本结构、种类2.视频2.平时小测验

3.自主学习3.期末考试

1.熟悉工业物联网的基本概1.讲授法（授课）1.作业评价

念2.讨论法（主题讨2.平时小测验

2.了解工业物联网的基木体论）3.期末考试

系架构3.自主学习

1.熟悉智能控制的概念及特1.讲授法（授课）1.作业评价

点2.讨论法（主题讨2.平时小测验

2.了解智能控制的关键技术论）3.期末考试

3.自主学习

1.了解智能制造的数据生态1.讲授法（授课）1.作业评价

.讨论法（主题讨平.时小测验

系统22

论）3.期末考试

2.理解数字供应链的技术体

3.自主学习

系结构

1.了解工业物联网的关键技1.讲授法（授课）1.作业评价

术和应用场景2.讨论法（主题讨2.平时小测验

论）3.期末考试

3.自主学习

2.了解数字挛生的概念1.讲授法（授课）1作.业评价

2.讨论法（主题讨2.平时小测验

论）3.期末考试

3.自主学习

1.了解数据技术的基本概念1.讲授法（授课）1.作业评价

2.了解智能制造中的业务数2.讨论法（主题讨2.平时小测验

据化特点论）3.期末考试

3.自主学习

1.熟悉智能车间的概念、演化1.讲授法（授课）1作.业评价

过程和基本特征2.讨论法（主题讨2.讨论提问,导师

2.了解智能化车间的系统架构论）即时评价

和关键技术与工具3.自主学习3.期末考试

1.熟悉MES的概念、内涵、发1.讲授法（授课）1.作业评价

展历程和系统架构2.讨论法（主题讨2.讨论提问,导师

2.了解MES设计的生产管控活论）即时评价

动3.自主学习3.期末考试

1.了解D-H方法确定机器人1.讲授法（授课）1.作业评价

各杆件坐标系及D-H矩阵，2.讨论法（主题讨2.讨论提问,导师

齐次变换和正、逆运动学论）即时评吩

的解法3.自主学习3.期末考试

2.了解机器人动力学和相关

力的分析理论：了解拉格

朗口力学的分析方法。

1.了解数控机床自动加工过1.讲授法（授课）1作.业评价

程，如何利用三维软件进2.讨论法（主题讨2.讨论提问，导师

行建模，规划刀路轨迹路论）即时评吩

线。3.自主学习3.期末考试

2.了解如何生成NC代码，并

利用仿真软件进行模拟加

工。

1、了解离散事件系统仿真的1.讲授法（授课）1.作业评价

基本概念2.讨论法（主题讨2.讨论提问,导师

2、了解生产系统仿真的特征论）即时评，‘介

3.自主学习3.期末考试

2

L003-3：能够在设1.了解工业互联网平台的应用1.讲授法（授课）1.作业评价

设

计计中综合考虑社场景、构建方式2.视频2.讨论提问，导

/会、健康、安全、3.自主学习师即时评价

开法律、伦理、文化3期.末考试

发

及环境等因素、体1.了解工业机器人的控制系统1.讲授法（授课）1作.业评价

解

2

决现一定的创新意识（硬件和软件）.讨论法（主题讨2.平时小测验

方论）3.期末考试

案3.自主学习

1

1.了解工业物联网应用于设计1.讲授法（授课）1.作业评价

目

和开发解决方案的关键技2.视频2.平时小测验

标

2术3.自主学习3.期末考试

>1.熟悉智能控制在制造中的1.讲授法（授课）1.作业评价

应用2.视频、讨论2.平时小测验

3.自主学习3.期末考试

L了解密码技术基础、身份认1.讲授法（授课）1.作业评价

证与信任管理、云计算的数2.讨论法（主题讨2.平时小测验

据安全、数据的隐私保护论）3.期末考试

3.自主学习

1.了解智能控制的关键技1.讲授法（授课）1.作业评价

术及其在制造中的应用2.视频、讨论2.平时小测验

3.自主学习3.期末考试

2.可以用数字挛生的思路，1.讲授法（授课）1作.业评价

处理简单的现实问题2.讨论法（主题讨2.平时小测验

论）3.期末考试

3.自主学习

1.了解大数据关健技术1.讲授法（授课）1.作业评价

2,了解数据处理技术2.视频、讨论2.平时小测验

3.自主学习3.期末考试

1.了解智能化车间在企业中的1.讲授法（授课）1.作业评价

应用案例2.视频、讨论2.讨论提问，导师

3.自主学习即时评价

3.期末考试

1.了解MES技术在制造行业中1.讲授法（授课）1.作业评价

的应用情况2.视频、讨论2.讨论提问,导师

3.自主学习即时评价

3.期末考试

1.了解智能化车间在企业中的1.讲授法（授课）1作.业评价

应用案例2.视频、讨论2.讨论提问,导师

3.自主学习即时评汾

3.期末考试

1.了解MES技术在制造行业中1.讲授法（授课）1.作业评价

的应用情况2.视频、讨论2.讨论提问,导师

3.自主学习即时评吩

3.期末考试

1.了解机器人运动学与动力学1.讲授法（授课）1作.业评价

的相关建模仿真软件的应2.视频、讨论2.讨论提问,导师

用3.自主学习即时评汾

3.期末考试

1.了解数控加工仿真软件的应1.讲授法（授课）1作.业评价

用2.视频、讨论2.讨论提问，导师

3.自主学习即时评汾

3.期末考试

1.了解离散事件建模与仿真1.讲授法（授课）1作.业评价

方法，及其在生产物流企2.视频、讨论2.讨论提问，导师

业分析中的应用原理和3.自主学习即时评吩

方法。3.期末考试

3

L006-2：能正确认1.了解工业互联网安全防护1.学生自学为主，1.主体讨论导师

工

程识智能制造工程领措施教师指导为辅即时评价

与域现状及新产品、1,熟悉工业机器人应用领域1.讲授法（授课）1.作业评价

社

新技术、新工艺、2.视频2.期末考试

会

新材料的开发和应3.自主学习

<

用，对于客观世界1.了解智能控制的发展趋势1.讲授法（授课）1.作业评价

目

和社会的影响

标2.视频2.期末考试

43.自主学习

>

1.理解基于PLC的智能机电1.讲授法（授课）1.作业评价

传动控制在工程中的应用2.视频2.期末考试

3.自主学习

1.理解数字挛生的应用方1.讲授法（授课）1作.业评价

式，为后续专业课程打下2.讨论法（主题讨2.平时小测验

基础论）3.期末考试

3.自主学习

1-理解数据驷动和创新对智1.讲授法（授课）1.作业评价

能制造的意义2.视频2.期末考试

3.自主学习

1.了解智能化车间未来发展趋1.讲授法（授课）1.作业评价

势2.视频2.期末考试

3.自主学习

1.了解MES系统关键技术发展1.讲授法（授课）1.作业评价

趋势2.视频2.期末考试

3.自主学习

1.J'解智能化车间未来发展趋1.讲授法（授课）1.作业评价

势2.视频2.期末考试

3.自主学习

1.了解MES系统关键技术发展1.讲授法（授课）1.作业评价

趋势2.视频2.期末考试

3.自主学习

1.了解多轴数控加工软件发展1.讲授法（授课）1.作业评价

趋势2.视频2.期末考试

3.自主学习

1.了解生产系统建模与仿真1.讲授法（授课）1.作业评价

的发展趋势2.视频2.期末考试

3.自主学习

六、课程内容（必填项）

单元知识点能力要求支持的课程目标教学难点

1.现代制造模式、智能制造的基本

1.理解智能制造的概念与1.所涉及的知识面

1.智能制造

概念L1内涵广

的概念与内涵

2.了解智能控制关健技目标1、22.授课方式方法上

（2课时理2.智能制造的发展历程、发展趋势

术，熟悉其在设计开发中需要研究

论）

L1的应用3.视频辅助教学

1.了解业互联网及其层次

1.工业互联网层次结构及其平台

结构、基础、核心与关

基础、核心与关健L11.如何使学生对

2.工业互联键；“工业互联网”

2.工业互联网平台的技术体系与

网介绍（3课2.了解互联网的技术体系目标1、2、4有专业上的深入

关键技术L1

时理论）与关键技术了解

3.工业互联网平台的应用场景、构2.需要实际案例

3.了解工业互联网在实际

建方式、安全防护措施L1

应用中安全防护措施

1.工业机器人特点、种类及应用领

1.机器人的关节驱

3.工业机器域

1.熟悉工业机器人的基动

人介绍（3课2.工业机器人组成司机械结构目标1、2、4

本结构、功能和使用场合2.如何使机器人安

时理论）

3.工业机瑞人控制系统（硬件和软全可靠

件）

智能制造信

4.1.智能制造的数据生态系统1.了解智能制造的数据生

息系统集成介1.数字供应链的技

2.数字化供应链态系统目标1、2

绍：2课时理术体系结构

论）3.智能制造面临的安全威胁2.理解数字供应链的技术

单元知识点能力要求支持的课程目标教学难点

体系结构

1.了解密码技术基础

1.密码技术基础1.密码技术基础

5.智能制造2.了解身份认证与信任管

信息安全技术2.身份认证与信任管理2.身份认证与信任

目标1、2

介绍（课时理

43.云计算的数据安全管理

理论）3.r解云计算的数据安全

4.数据的隐私保护

4.了解数据的随私保护

1.熟悉工业物联网的基

1.工业物联网的基本概念和体系本概念1.无线技术频段、

6.工业物联网架构2.了解工业物联网的基通信协议等串

应月介绍（32.工业物联网的关键技术本体系架沟目标1、2行通信概念

课时理论）3.工业物联网的应用情况和发展3.了解工业物联网应用2.物联网和互联

前景于设计和开发解决方网的区别

案的关键技术

1.熟悉智能控制的概念

1.智能控制的概念及特点和关键及特点

7.智能控制技术2.了解智能控制的关键

2.学生对PLC缺少

介绍（3课时2.智能控制的应用即发展趋势技术目标1、2、4

了解

理论）3.基于PLC的智能机电传动控制3.理解基于PLC的智能

机电传动控制在工程

中的应用

L数字李生产生的背景1.熟悉数字李生的基本

8.数字挛生2.数字挛生的软件定义制造概念

1.相关技术和实

技术应用介绍3.数字学生制造技术原理2.了解数字李生的关键

目标1、2、4际贴合度高，发

（6课时理4.数字字生技术在各个领域中的技术

展迅速变化快

论）实际应用3.理解数字季生技术在

实际工程中的应用

1.了解数据获取技术、数

1.智能制造与大数据的基本概念，

据处理技术以及数据

9.智能制造数据采集实现数字化

分析技术1.学生对概率论、

数据技术介绍2.智能制造的核心技术之数据获

2.了解常见的数据处理流目标1、2、4数据处理缺少

（6课时理取与处理

程，包括数据清洗、认识

论）3.智能制造与大数据：数据分析实

数据融合.数据分析

现智能化

以及数据存储

10.机器人运

1、了解机器人运动学的基1.DH矩阵理解

动学动力学建

1、机器人运动学相关概念本知识2.拉格朗日力学

模与仿真介绍目标1、2

2、机器人动力学相关概念2、了解机器人动力学的基的分析方法

（2课时理

本知识

论）

11.加工过程1、了解三维建模软件的种1.没有相关数控加

1、介绍三维建模软件

建模仿真介绍类目标1、2工知识，对于建

2、介绍数控加工仿真软件

（2课时理2、了解数控自动加工过程模仿真加工理解

单元知识点能力要求支持的课程目标教学难点

论）的仿真有难度

1、了解什么是系统及其

12.生产系统

种类

建模与仿真介1、离散事件仿真系统的相关概念1.离散事件及系统

2、了解系统仿真及应用目标1、2

绍：2课时理概念的理解

的领域

论）

3、生产系统仿真的特征

1.智能化中间的概念1.了解制造车间的概念1.埋解基本概念

13.智能生产

2.智能化车间的基本特征2.熟悉一般生产流程2.没有实际接触，

系统介绍（2目标1、2

3.智能化车间关键使能技术与工3.理解智能技术在生产难以关键使能

课时理论）

具的应用