《智能制造系统》课程理论教学大纲
课程编号：11032420 学时：理论20 学分：2
先修课程：工程材料及成型技术、机械设计、传感器与工程测试技术、机械制造技术、CAD/CAM
| 本课程考核的核心能力 | 关联教育目标 | 评量方法 |
| 机械设计制造及其自动化专业核心能力 □1. 思想品质与职业道德：具有坚定的社会主义理想和信念，遵守国家法律和社会制度，具有良好的道德品质和行为习惯，具备良好的人文社会科学知识和健康的身心素质，了解相应工作岗位的职责与职业道德规范。 □2. 工程知识应用能力：具有运用数学、自然科学基础、机械设计制造及其自动化专业基础知识的能力。 □3. 复杂工程问题解决能力：具有发掘、分析、应用研究成果与应对机械设计、制造及控制等复杂工程问题的能力。 R4. 系统方案设计能力：具有制定机械设计、制造等领域的系统方案、设计机械零部件及制造规程的能力。 □5. 调查分析能力：能够基于机械设计制造及其自动化相关的科学原理，具有执行实验、处理和分析数据的能力，通过信息综合获得有效结论。 □6. 现代工具使用能力：具有执行机械工程实践所需的工程技术能力，使用计算机辅助设计、分析、制造软件及其它现代工具的能力。 □7. 工程与社会：能正确评价机械设计制造及其自动化专业相关工程实践活动和解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并认知应承担的责任。 □8. 环境和可持续发展：能够理解和评价机械设计制造及其自动化专业领域工程实践对环境、社会可持续发展的影响。 □9. 个人和团队合作：能够在团队中承担个体角色，具有团队合作的能力。 □10. 沟通能力与国际视野：能够与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野。 □11. 规划与管理能力：具有机械工程项目的规划与管理（包含经费规划）的能力。 □12. 终身学习能力：具有自主学习和终身学习的意识，具备良好的自我学习能力，能够持续不断的获取新知识，具有不断探索新领域、新技术、新方法的能力。 | 机械设计制造及其自动化专业教育目标
□（1）具有高尚的职业道德，终身学习的能力和服务社会的态度； R（2）具备独立设计工程技术解决方案和解决复杂机械工程问题的专业知识及技能； □（3）具备组织与实施机械设计制造及其自动化相关领域项目的团队合作和管理能力； □（4）具备从事机械设计制造及其自动化相关领域的创新设计与研究的能力。
| 达成各教育目标评量方法： R1、笔试 R2、作业\书面 报告□3、口头报告 R4、课堂表现 □5、实验评价 □6、行为观察 □7、其他 |
一、课程性质和任务
本课程是培养学生具有机械自动化制造技术基本知识和专业能力的专业课，以及自动化制造系统、智能制造系统的系统化规划、设计、分析及优化运行的基本理论和方法。培养学生掌握面向多品种、中、小批量生产的柔性自动化制造系统、以适应制造企业向着精益生产、敏捷制造的方向发展等，为学生将来从事自动化制造、智能制造系统方面设计、生产、运行、管理工作奠定基础。
二、 教学内容和要求
1. 自动化制造系统概论（2学时）
了解自动化制造的意义及其发展历程、趋势；掌握自动化制造系统的基本概念、定义、组成及特点、类型及适用范围、评价。
2.自动化控制方法与技术（2学时）
自动化控制的概念、机械传动控制、液压与气动传动控制、电气传动控制、计算机控制技术、典型控制技术的应用
3. 加工设备自动化（4学时）
加工设备自动化概述、切削加工自动化、金属板材成形加工自动化、机械加工自动线
4.物料供输自动化（4学时）
物料供输自动化概述、单机自动供料装置、自动线物料输送系统、柔性物流系统
5.刀具自动化（1学时）
刀具的自动装夹、自动化换刀系统、排屑自动化
6. 检测过程自动化（1学时）
制造过程的检测技术、工件尺寸的自动测量、刀具状态的自动识别和监测、加工设备的自动监测、相关检测技术
7. 装配自动化（1学时）
基本概况、自动装配工艺过程分析、自动装配原理、自动装配机械、柔性装配系统
8. 工业机器人（1学时）
工业机器人概述、工业机器人的机械与驱动系统、工业机器人控制技术、应用实例
9.先进生产模式与自动化制造系统（2学时）
掌握计算机集成制造系统、精益生产、敏捷制造、智能制造系统；了解新型制造企业轮图、自动化制造系统的发展趋势。
10.自动化制造系统的实施及实例分析（2学时）
理解自动化制造系统的实施及实例分析。
11. 自动化制造系统的人机一体化分析与设计（自学）
掌握自动化制造系统的人机一体化分析与设计基本概念、总体设计、运行与维护。了解自动化制造系统设计的人机工程评价。
三、教材和参考资料
建议教材：
1．周骥平、林岗.《机械制造自动化技术》(第3版) .机械工业出版社 2019。
参考书：
1、张根保主编《自动化制造系统》(第4版) . 机械工业出版社 2017。
2. 辛宗生、 魏国丰编著. 《自动化制造系统》.北京大学出版，2011
2. 卢泽生 著.《制造系统自动化技术》.哈尔滨工业大学出版社，2010
3．赵东福主编.《自动化制造系统》. 机械工业出版社，2020
4．戚长政、周文玲编.自动机与生产线（第二版），科学出版社，2012；
修订：于楚泓 审定：刘保军
《智能制造系统》课程实验教学大纲
课程编号：11032420 学时：实验12学时
先修课程：工程材料及成型技术、机械设计、传感器与工程测试技术、机械制造技术、CAD/CAM
考核方式：实践操作能力、实验表现、实验报告
| 本课程考核的核心能力 | 关联教育目标 | 评量方法 |
| 机械设计制造及其自动化专业核心能力 □1. 思想品质与职业道德：具有坚定的社会主义理想和信念，遵守国家法律和社会制度，具有良好的道德品质和行为习惯，具备良好的人文社会科学知识和健康的身心素质，了解相应工作岗位的职责与职业道德规范。 □2. 工程知识应用能力：具有运用数学、自然科学基础、机械设计制造及其自动化专业基础知识的能力。 □3. 复杂工程问题解决能力：具有发掘、分析、应用研究成果与应对机械设计、制造及控制等复杂工程问题的能力。 □4. 系统方案设计能力：具有制定机械设计、制造等领域的系统方案、设计机械零部件及制造规程的能力。 R5. 调查分析能力：能够基于机械设计制造及其自动化相关的科学原理，具有执行实验、处理和分析数据的能力，通过信息综合获得有效结论。 R6. 现代工具使用能力：具有执行机械工程实践所需的工程技术能力，使用计算机辅助设计、分析、制造软件及其它现代工具的能力。 □7. 工程与社会：能正确评价机械设计制造及其自动化专业相关工程实践活动和解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并认知应承担的责任。 □8. 环境和可持续发展：能够理解和评价机械设计制造及其自动化专业领域工程实践对环境、社会可持续发展的影响。 R9. 个人和团队合作：能够在团队中承担个体角色，具有团队合作的能力。 □10. 沟通能力与国际视野：能够与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野。 □11. 规划与管理能力：具有机械工程项目的规划与管理（包含经费规划）的能力。 □12. 终身学习能力：具有自主学习和终身学习的意识，具备良好的自我学习能力，能够持续不断的获取新知识，具有不断探索新领域、新技术、新方法的能力。 | 机械设计制造及其自动化专业教育目标
□（1）具有高尚的职业道德，终身学习的能力和服务社会的态度； R（2）具备独立设计工程技术解决方案和解决复杂机械工程问题的专业知识及技能； R（3）具备组织与实施机械设计制造及其自动化相关领域项目的团队合作和管理能力； □（4）具备从事机械设计制造及其自动化相关领域的创新设计与研究的能力。
| 达成各教育目标评量方法： □1、笔试 R2、作业\书面 报告□3、口头报告 □4、课堂表现 R5、实验评价 □6、行为观察 □7、其他 |
一、课程性质和任务
本课程是培养学生具有机械自动化制造技术基本知识和专业能力的专业课，以及自动化制造系统、智能制造系统的系统化规划、设计、分析及优化运行的基本理论和方法。培养学生掌握面向多品种、中、小批量生产的柔性自动化制造系统、以适应制造企业向着精益生产、敏捷制造的方向发展等，为学生将来从事智能制造系统方面设计、生产、运行、管理工作奠定基础。
二、实验实践项目名称及学时分配
序号
实验项目
学时
实验类型
开出要求
1
制造自动化生产线系统的整体认识与操作实验
4
综合性
必做
2
上料和加工单元的组成和控制
4
综合性
选做
3
PLC单元控制编程实践
4
综合性
选做
4
供料和检测单元的组成和控制
4
综合性
选做
5
搬运和安装单元的组成和控制
4
综合性
选做
6
图像识别系统实验
2
验证
选做
7
分选工作单元的的结构与控制
2
综合性
选做
8
AGV导引小车实验
2
验证
选做
9
单元间通讯控制联网实验
4
设计性
选做
10
系统总线控制技术联网实验
4
设计性
选做
11
FMS各单元认识与控制实验
4
综合性
选做
12
自动化制造系统设计实践
8
设计性
选做
13
机器人示教控制实验
4
综合性
选做
二、实验教学的基本要求
实验一：制造自动化生产线系统的整体认识与操作实验
熟悉MicroFMS制造自动化生产线系统的总体结构、组成和实现功能，熟悉通过组态操作界面控制系统的运作，基本了解各部分的功能。
实验二：上料和加工单元的组成和控制
熟悉上料和加工单元的系统组成和机械结构，了解直角坐标机械上料单元的结构和工作原理，了解模拟加工单元的驱动控制系统，熟悉气动驱动和控制元件。
实验三：PLC单元控制编程实践
以系统中某一单元为例，了解并熟悉Siemens S7-200PLC的编程，实现单元的操作控制。
实验四：供料和检测单元的组成和控制
熟悉供料和检测单元的系统组成和机械结构，了解系统供料单元的结构和工作原理，了解检测单元的结构和检测原理，分析传感器在单元中的运用。
实验五：搬运和安装单元的组成和控制
熟悉搬运和安装单元的系统组成和机械结构，分析多自由度操作手单元的结构和工作原理，了解模拟安装单元的驱动控制系统，分析工位间如何实现协调。
实验六：图像识别系统实验
熟悉通过机器视觉如何进行图像识别，判断工件是否合格。
实验七：分选工作单元的的结构与控制
熟悉分选工作单元的系统组成和机械结构，分析转运单元的结构和工作原理，掌握分选工作单元的系统结构和工作原理。
实验八：AGV导引小车实验
熟悉AGV导引小车在自动化制造系统的工作状况，了解AGV导引小车的工作原理，了解如何实现AGV小车与系统的通讯。
实验九：单元间通讯控制联网实验
分析两站之间建立起一种联动效应时所需要的一些通信信息，熟悉I/O方式联网的方法，通过两站的拼合，培养学生的动手能力，尤其是机械系统装配、调节能力以及程序的调试能力。
实验十：系统总线控制技术联网实验
了解现场总线控制技术，分析系统联动效应时所需要的一些通信信息，熟悉Profibus/PPI/MPI网建立的方法。
实验十一：FMS各单元认识与控制实验
熟悉上料和加工单元、供料和检测单元、搬运和安装单元、分选工作单元的系统组成、机械结构及驱动控制工作原理，，熟悉气动驱动和控制元件，分析传感器在单元中的运用。分析两站之间建立起一种联动效应时所需要的一些通信信息，熟悉I/O方式联网的方法，了解现场总线控制技术，分析系统联动效应时所需要的一些通信信息，熟悉Profibus/PPI/MPI网建立的方法。
实验十二：自动化制造系统设计实践
以某一工作任务为设计目标，参考实验室的自动化制造系统，设计实现一套自动化制造系统，包括结构布局、功能分析、气动控制、控制流程图、PLC程序设计等。
实验十三：机器人示教控制实验
学习机器人的关节配置、传动结构，并利用示教器对机器人进行手动及编程自动控制。
三、实验教材和实验指导书
参考教材：
《典型生产线原理、安装与调试（西门子版）》，章国华、苏东，北京理工大学出版社，2010
《自动化生产线安装与调试》，何永辉，机械工业出版社，2014
修 订：于楚泓 审 定：刘保军
