《智能制造概論》教案 朱強(qiáng)

《智能制造概論》課程授課教案一、緒論單元單元一、制造業(yè)的歷史與現(xiàn)狀單元二、智能制造定義單元三、智能制造發(fā)展現(xiàn)狀單元四、新質(zhì)生產(chǎn)力課時(shí)3教學(xué)目標(biāo)1.了解制造業(yè)發(fā)展歷程和全球制造業(yè)現(xiàn)狀2.了解制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用3.掌握智能制造的概念4.了解中國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀5.了解新質(zhì)生產(chǎn)力相關(guān)概念重點(diǎn)難點(diǎn)1.全球制造業(yè)發(fā)展歷程2.中國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀3.新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展舉措教學(xué)方法分析1.介紹四次工業(yè)革命的情況使學(xué)生了解全球制造業(yè)的發(fā)展歷程；2.講解我國制造業(yè)發(fā)展的三個(gè)階段；3.使學(xué)生了解全球智能制造的現(xiàn)狀以及中國制造2025；4.如何發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。教學(xué)方式：講授√探究□問答√實(shí)驗(yàn)□演示√練習(xí)□其他□教學(xué)手段分析通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，再結(jié)合教學(xué)資源庫中的各類素材，以視頻、圖像等手段進(jìn)行講授。教學(xué)手段：板書√多媒體√視頻√實(shí)物□動(dòng)畫□圖像√其他□授課類型理論課內(nèi)容講解單元一制造業(yè)的歷史與現(xiàn)狀1.介紹全球制造業(yè)的發(fā)展歷程進(jìn)行課程導(dǎo)入。2.講解四次工業(yè)革命以及后期的轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀加深學(xué)生對全球制造業(yè)的了解。單元二智能制造定義1.引入智能制造的概念、特點(diǎn)、框架等知識(shí)點(diǎn)。2.通過標(biāo)準(zhǔn)化模型講解使學(xué)生深刻了解什么是智能制造。單元三智能制造發(fā)展現(xiàn)狀1.講解中國以及全球的智能制造發(fā)展歷程、現(xiàn)狀。2.中國制造2025的背景及實(shí)施內(nèi)容、面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。單元四新質(zhì)生產(chǎn)力1.新質(zhì)生產(chǎn)力概念2.新質(zhì)生產(chǎn)力的特點(diǎn)3.新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展舉措作業(yè)內(nèi)容見課后思考題二、智能制造裝備技術(shù)1單元單元一工業(yè)機(jī)器人技術(shù)單元二增材制造技術(shù)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1.了解智能制造裝備關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展歷程2.掌握智能制造裝備關(guān)鍵技術(shù)的工作原理重點(diǎn)難點(diǎn)1.工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)2.增材制造技術(shù)與智能檢測技術(shù)的工作原理教學(xué)方法分析1.從機(jī)器人的發(fā)展歷程入手；2.引入工業(yè)機(jī)器人的概念以及各個(gè)國家對機(jī)器人的定義；3.分析機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢；4.先了解什么是增材制造，然后學(xué)習(xí)增材制造技術(shù)的優(yōu)勢和應(yīng)用。教學(xué)方式：講授√探究□問答√實(shí)驗(yàn)□演示√練習(xí)□其他□教學(xué)手段分析通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，再結(jié)合教學(xué)資源庫中的各類素材，以視頻、圖像等手段進(jìn)行講授。教學(xué)手段：板書√多媒體√視頻√實(shí)物□動(dòng)畫□圖像√其他□授課類型理論課內(nèi)容講解單元一工業(yè)機(jī)器人技術(shù)1.工業(yè)機(jī)器人的定義；2.工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)、工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)；3.工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用：機(jī)械加工應(yīng)用、噴涂應(yīng)用、焊接應(yīng)用、搬運(yùn)應(yīng)用、裝配應(yīng)用；4.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢：微型化、輕型化、柔性化。單元二增材制造技術(shù)1.增材制造技術(shù)概述：增材制造定義、增材制造成型原理及其工藝、增材制造關(guān)鍵技術(shù)；2.增材制造技術(shù)優(yōu)勢與發(fā)展趨勢；3.增材制造技術(shù)應(yīng)用：產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域、建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域、機(jī)械制造領(lǐng)域、模具制造和修復(fù)領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、醫(yī)療生物領(lǐng)域、家用電器領(lǐng)域、文化藝術(shù)領(lǐng)域、服飾和玩具領(lǐng)域。作業(yè)內(nèi)容見課后思考題三、智能制造裝備技術(shù)2單元單元三智能檢測技術(shù)單元四物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)單元五高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1.了解智能制造裝備關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展歷程2.掌握智能制造裝備關(guān)鍵技術(shù)的工作原理重點(diǎn)難點(diǎn)1.了解智能制造裝備技術(shù)的發(fā)展趨勢2.了解智能制造裝備技術(shù)的工程應(yīng)用教學(xué)方法分析1.通過概念性的知識(shí)讓學(xué)生了解什么是智能檢測、什么是物聯(lián)網(wǎng)、什么是數(shù)控機(jī)床和高檔數(shù)控機(jī)床；2.深入分析智能檢測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域；3.深入分析物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域；4.深入講解數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及高檔數(shù)控機(jī)床應(yīng)用。教學(xué)方式：講授√探究□問答√實(shí)驗(yàn)□演示√練習(xí)□其他□教學(xué)手段分析通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，再結(jié)合教學(xué)資源庫中的各類素材，以視頻、圖像等手段進(jìn)行講授。教學(xué)手段：板書√多媒體√視頻√實(shí)物□動(dòng)畫□圖像√其他□授課類型理論課內(nèi)容講解單元三智能檢測技術(shù)1.智能檢測技術(shù)工作原理；2.智能檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)；3.智能檢測技術(shù)應(yīng)用：工業(yè)檢測、醫(yī)學(xué)、交通領(lǐng)域、橋梁檢測。單元四物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義；2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層；3.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)：射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器和執(zhí)行器、.M2M、云計(jì)算；4.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生產(chǎn)制造領(lǐng)域應(yīng)用：生產(chǎn)制造、售后環(huán)節(jié)。單元五高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)1.數(shù)控機(jī)床基本特點(diǎn)：高度柔性、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、改善勞動(dòng)條件、生產(chǎn)管理現(xiàn)代化；2.數(shù)控機(jī)床發(fā)展歷程；3.數(shù)控機(jī)床技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用：汽車、航空航天、船舶、電力設(shè)備、工程機(jī)械、3C行業(yè)等。作業(yè)內(nèi)容見課后思考題四、智能制造信息技術(shù)1單元單元一信息物理系統(tǒng)（CPS）單元二工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1.了解智能制造信息技術(shù)的發(fā)展歷程2.掌握智能制造信息技術(shù)的工作原理3.了解智能制造信息技術(shù)的發(fā)展趨勢4.了解智能制造信息技術(shù)的工程應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)1.CPS的構(gòu)成與應(yīng)用2.工業(yè)大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用教學(xué)方法分析1.通過CPS的沿革、構(gòu)成、應(yīng)用等知識(shí)讓學(xué)生了解什么是CPS；2.通過德國工業(yè)4.0以及中國制造2025引入工業(yè)大數(shù)據(jù)概念；3.了解基本概念以后再學(xué)習(xí)工業(yè)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用。教學(xué)方式：講授√探究□問答√實(shí)驗(yàn)□演示√練習(xí)□其他□教學(xué)手段分析通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，再結(jié)合教學(xué)資源庫中的各類素材，以視頻、圖像等手段進(jìn)行講授。教學(xué)手段：板書√多媒體√視頻√實(shí)物□動(dòng)畫□圖像√其他□授課類型理論課內(nèi)容講解單元一信息物理系統(tǒng)（CPS）1.CPS的沿革；2.CPS的構(gòu)成：傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)、傳感器與執(zhí)行器組合節(jié)點(diǎn)、計(jì)算系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等；3.CPS的集成應(yīng)用：小到智能家居、家用級(jí)系統(tǒng)，大到工業(yè)控制系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)等國家級(jí)、世界級(jí)應(yīng)用。單元二工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)1.工業(yè)大數(shù)據(jù)概述；2.工業(yè)大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理；3.工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用：通過技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，以及數(shù)據(jù)的全面感知、收集、分析和共享，為企業(yè)管理者和參與者呈現(xiàn)出看待制造業(yè)價(jià)值鏈的全新視角。作業(yè)內(nèi)容見課后思考題五、智能制造信息技術(shù)2單元單元三工業(yè)云技術(shù)單元四射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1.了解智能制造信息技術(shù)的發(fā)展歷程2.掌握智能制造信息技術(shù)的工作原理3.了解智能制造信息技術(shù)的發(fā)展趨勢4.了解智能制造信息技術(shù)的工程應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)1.工業(yè)云的架構(gòu)與應(yīng)用2.RFID的工作原理與應(yīng)用教學(xué)方法分析1.先向?qū)W生講解工業(yè)云的概念，接著學(xué)習(xí)工業(yè)云架構(gòu)以及應(yīng)用平臺(tái)；2.了解射頻識(shí)別技術(shù)的工作原理、RFID有哪幾類？3.最后學(xué)習(xí)RFID的應(yīng)用場景。教學(xué)方式：講授√探究□問答√實(shí)驗(yàn)□演示√練習(xí)□其他□教學(xué)手段分析通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，再結(jié)合教學(xué)資源庫中的各類素材，以視頻、圖像等手段進(jìn)行講授。教學(xué)手段：板書√多媒體√視頻√實(shí)物□動(dòng)畫□圖像√其他□授課類型理論課內(nèi)容講解單元三工業(yè)云技術(shù)1.工業(yè)云概述：在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)內(nèi)將硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等系列資源統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算、儲(chǔ)存、處理和共享的一種托管技術(shù)；2.工業(yè)云構(gòu)架：邊緣連接層、云基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)云平臺(tái)、工業(yè)應(yīng)用層；3.工業(yè)云應(yīng)用：GEPredix云平臺(tái)、西門子MindSphere云平臺(tái)、三一重工樹根互聯(lián)根云平臺(tái)、海爾云網(wǎng)COSMOPlat平臺(tái)。單元四射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）1.RFID工作原理：閱讀器、電子標(biāo)簽、應(yīng)用軟件；2.RFID分類：無源RFID、有源RFID、半有源RFID；3.RFID應(yīng)用：數(shù)字化車間、智能產(chǎn)品全生命周期管理、制造物流智能化。作業(yè)內(nèi)容見課后思考題六、智能制造信息技術(shù)3單元單元五機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)單元六數(shù)字孿生技術(shù)課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1.了解智能制造信息技術(shù)的發(fā)展歷程2.掌握智能制造信息技術(shù)的工作原理3.了解智能制造信息技術(shù)的發(fā)展趨勢4.了解智能制造信息技術(shù)的工程應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)1.機(jī)器視覺的工作原理與應(yīng)用2.數(shù)字孿生原理教學(xué)方法分析1.從概念入手讓學(xué)生了解機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)；2.進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器視覺識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用；3.了解數(shù)字孿生技術(shù)的概念和架構(gòu)；4.了解數(shù)字孿生的應(yīng)用和發(fā)展趨勢。教學(xué)方式：講授√探究□問答√實(shí)驗(yàn)□演示√練習(xí)□其他□教學(xué)手段分析通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，再結(jié)合教學(xué)資源庫中的各類素材，以視頻、圖像等手段進(jìn)行講授。教學(xué)手段：板書√多媒體√視頻√實(shí)物□動(dòng)畫□圖像√其他□授課類型理論課內(nèi)容講解單元五機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)1.機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)概述；2.機(jī)器視覺識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)：照明光源、鏡頭、高速攝像機(jī)、圖像采集處理卡、視覺處理軟件、硬件處理平臺(tái)；3.機(jī)器視覺識(shí)別在智能制造中的應(yīng)用：尺寸測量、物體定位、零件檢測、圖像識(shí)別。單元六數(shù)字孿生技術(shù)1.數(shù)字孿生技術(shù)概述：以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬模型，借助數(shù)據(jù)模擬物理實(shí)體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為；2.數(shù)字孿生技術(shù)架構(gòu)：用戶域、數(shù)字孿生體、測量控制域；3.數(shù)字孿生的應(yīng)用及發(fā)展趨勢：航空航天、裝備制造領(lǐng)域。作業(yè)內(nèi)容見課后思考題七、智能制造生產(chǎn)管理單元單元一MES單元二精益生產(chǎn)管理課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1.了解MES的概念、架構(gòu)及應(yīng)用2.了解精益生產(chǎn)的特點(diǎn)和應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)1.MES的架構(gòu)2.精益生產(chǎn)的特點(diǎn)教學(xué)方法分析1.先了解MES的概念和系統(tǒng)架構(gòu)；2.學(xué)習(xí)MES的應(yīng)用及發(fā)展趨勢；3.了解什么是精益生產(chǎn)管理；4.精益生產(chǎn)管理在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中的應(yīng)用。教學(xué)方式：講授√探究□問答√實(shí)驗(yàn)□演示√練習(xí)□其他□教學(xué)手段分析通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，再結(jié)合教學(xué)資源庫中的各類素材，以視頻、圖像等手段進(jìn)行講授。教學(xué)手段：板書√多媒體√視頻√實(shí)物□動(dòng)畫□圖像√其他□授課類型理論課內(nèi)容講解單元一MES1.MES的概念：制造執(zhí)行系統(tǒng)，是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)是一個(gè)扎實(shí)、可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺(tái)；2.MES系統(tǒng)架構(gòu)：數(shù)據(jù)采集控制層、數(shù)據(jù)庫層、執(zhí)行層、數(shù)據(jù)展現(xiàn)可視層；3.MES的應(yīng)用及發(fā)展趨勢：傳統(tǒng)的集成向過程融合發(fā)展、傳統(tǒng)的數(shù)字管理向智能管理發(fā)展、傳統(tǒng)的車間管理向工廠運(yùn)營平臺(tái)發(fā)展、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)向工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)發(fā)展。單元二精益生產(chǎn)管理1.精益生產(chǎn)管理概述；2.精益生產(chǎn)管理的特點(diǎn)：拉動(dòng)式準(zhǔn)時(shí)化（JIT）生產(chǎn)、全面質(zhì)量管理、團(tuán)隊(duì)工作法、并行工程；3.精益生產(chǎn)與大批量生產(chǎn)方式管理思想比較：優(yōu)化范圍不同、對待庫存的態(tài)度不同、業(yè)務(wù)控制觀不同、質(zhì)量觀不同、對人的態(tài)度不同；4.精益生產(chǎn)管理的應(yīng)用：物流領(lǐng)域、電商領(lǐng)域、食品領(lǐng)域。作業(yè)內(nèi)容見課后思考題八、智能制造服務(wù)單元單元一智能制造服務(wù)概述單元二智能制造服務(wù)體系單元三智能服務(wù)重點(diǎn)領(lǐng)域課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1.了解智能制造服務(wù)的內(nèi)涵及關(guān)鍵技術(shù)2.了解智能制造服務(wù)體系3.了解智能制造服務(wù)重點(diǎn)領(lǐng)域重點(diǎn)難點(diǎn)1.智能制造服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)2.智能制造服務(wù)體系教學(xué)方法分析1.先了解智能制造服務(wù)的基本概念；2.再學(xué)習(xí)識(shí)別技術(shù)、實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)、信息物理融合系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)等智能制造服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)；3.系統(tǒng)學(xué)習(xí)智能制造服務(wù)體系；4.學(xué)習(xí)智能服務(wù)的重點(diǎn)領(lǐng)域。教學(xué)方式：講授√探究□問答√實(shí)驗(yàn)□演示√練習(xí)□其他□教學(xué)手段分析通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，再結(jié)合教學(xué)資源庫中的各類素材，以視頻、圖像等手段進(jìn)行講授。教學(xué)手段：板書√多媒體√視頻√實(shí)物□動(dòng)畫□圖像√其他□授課類型理論課內(nèi)容講解單元一智能制造服務(wù)概述1.智能制造服務(wù)內(nèi)涵2.智能制造服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)：識(shí)別技術(shù)、實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)、信息物理融合系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)；單元二智能制造服務(wù)體系基礎(chǔ)層、理論技術(shù)層、方法層、目標(biāo)層單元三智能服務(wù)重點(diǎn)領(lǐng)域1.基于設(shè)備運(yùn)維的服務(wù)；2.基于設(shè)備施工作業(yè)的服務(wù)。作業(yè)內(nèi)容見課后思考題九、中國智能制造應(yīng)用案例單元單元一濰柴動(dòng)力股份有限公司單元二中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司單元三陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限責(zé)任公司單元四中國典型離散制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)路徑課時(shí)4教學(xué)目標(biāo)1.了解濰柴動(dòng)力智能制造現(xiàn)狀2.了解中車青島四方智能制造現(xiàn)狀3.了解法士特汽車智能制造現(xiàn)狀4.了解中國典型離散制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)路徑重點(diǎn)難點(diǎn)1.濰柴動(dòng)力智能制造路徑規(guī)劃2.中車青島四方智能制造路徑規(guī)劃3.法士特汽車智能制造路徑規(guī)劃4.離散制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)路徑教學(xué)方法分析1.先對企業(yè)進(jìn)行基本的介紹；2.了解企業(yè)怎么樣結(jié)合自身特色進(jìn)行智能化改造；3.分析實(shí)施智能制造以后的企業(yè)現(xiàn)狀；4.分析總結(jié)離散制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)路徑。教學(xué)方式：講授√探究□問答√實(shí)驗(yàn)□演示√練習(xí)□其他□教學(xué)手段分析通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，再結(jié)合教學(xué)資源庫中的各類素材，以視頻、圖像等手段進(jìn)行講授。教學(xué)手段：板書√多媒體√視頻√實(shí)物□動(dòng)畫□圖像√其他□授課類型理論課內(nèi)容講解單元一濰柴動(dòng)力股份有限公司1.企業(yè)簡介2.實(shí)施路徑規(guī)劃：近期目標(biāo)、中期目標(biāo)、遠(yuǎn)期目標(biāo)；3.濰柴動(dòng)力智能制造現(xiàn)狀：“6+N+X”的信息化體系架構(gòu)；4.濰柴動(dòng)力智能制造實(shí)施成效：搭建了五國十地協(xié)同研發(fā)平臺(tái)，提升新產(chǎn)品研發(fā)效率20%以上。單元二中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司1.企業(yè)簡介2.實(shí)施路徑規(guī)劃：結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級(jí)；3.中車青島四方智能制造現(xiàn)狀：應(yīng)用大型高檔數(shù)控機(jī)床和重載機(jī)器人，提升關(guān)鍵零部件制造水平、研發(fā)智能傳感與控制裝備，提高關(guān)鍵裝備利用率、研制智能檢測與裝配裝備，全面提升關(guān)鍵工序的效率和質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)五大信息系統(tǒng)的集成，打通全生命周期數(shù)據(jù)鏈和業(yè)務(wù)鏈；4.中車青島四方智能制造實(shí)施成效：生產(chǎn)效率提升22.5%，產(chǎn)品研制周期縮短37.16%，產(chǎn)品不良率降低33%，運(yùn)營成本降低23