《智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與決策》教學大綱

1、智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與決策教學大綱一、課程基本情況英文名稱：Intelligent Internet of Things based Manufacturing System and Decision System課程編號：F071760044032總 學 時：32 講課學時：32 實踐學時：0總 學 分：2課程性質(zhì)：選修考核方式：考查適用對象：機械設計制造及自動化先修課程：機械制造技術基礎、機械設計、C語言程序設計基礎 參考文獻：1 智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與決策，張映鋒，機械工業(yè)出版社，20182 面向物聯(lián)制造的主動感知與動態(tài)調(diào)度方法，張映鋒，科學出版社，20153 制造物聯(lián)技術，廖文和，科學出版社，

2、2017二、課程簡介與目標本課程是機械設計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)選修課程，涉及到智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與動態(tài)決策的基礎共性問題，涉及到物聯(lián)制造系統(tǒng)的體系構架、運作機理、智能決策方法、實時信息驅(qū)動的制造系統(tǒng)優(yōu)化控制策略與模型等知識。其主要目的是提升制造執(zhí)行過程的透明性和對制造過程進行全方位的跟蹤、分析、優(yōu)化及控制的全方位理解。清晰掌握智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與動態(tài)決策涉及的基礎共性問題，在智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與動態(tài)決策的基礎理論方面得到提升。通過本課程的學習，達到如下目標：目標1掌握物聯(lián)制造系統(tǒng)的內(nèi)涵和特征，能夠掌握在物聯(lián)制造系統(tǒng)中常用的智能決策方法并能將其應用在多學科環(huán)境以及復雜機械工程實際問題中。目標2能夠

3、掌握物聯(lián)制造系統(tǒng)智能控制體系的構架、掌握智能物料精準配送方法以及物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)自組織優(yōu)化配置方法，并能根據(jù)控制工作邏輯和相關關鍵技術，設計某一具體物聯(lián)制造系統(tǒng)的控制體系，能夠用任務驅(qū)動的制造執(zhí)行系統(tǒng)動態(tài)配置方法解決問題。目標3能夠開展加工制造資源智能化建模需求分析，提出底層制造資源的智能化建模方法。能理解主動感知模型，掌握多源信息主動感知方法以及傳輸方法，能了解主動感知系統(tǒng)的實現(xiàn)手段，能掌握物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)性能分析的體系構架，能對關鍵事件的建模及生產(chǎn)過程實時性能分析、監(jiān)控以及協(xié)同優(yōu)化。三、課程教學目標與畢業(yè)要求關系矩陣 課程目標畢業(yè)要求目標1目標2目標31-4 掌握機械設計原理與方法、機械制

4、造工程原理與技術、機械系統(tǒng)中的傳動與控制、計算機應用技術等專業(yè)知識，能夠?qū)⑾嚓P知識和數(shù)學模型方法用于工礦機械設計與制造過程中復雜機械工程問題解決方案的比較與綜合。2-3 能夠運用機械工程原理、技術和方法，借助文獻研究，認識到解決復雜機械工程問題有多種方案，并能分析工程問題的影響，獲得有效結論。5-2 能夠開發(fā)、選擇與使用機械工程實踐中所需的現(xiàn)代儀器、信息技術工具、工程工具和模擬軟件，對復雜工程問題進行分析、計算與設計。四、教學內(nèi)容、教學方法和手段、學時分配（一）教學內(nèi)容知識單元1：物聯(lián)制造系統(tǒng)的概述（支撐課程目標1）（建議2學時）教與學要求：本知識單元要求學生能描述物聯(lián)制造系統(tǒng)的發(fā)展歷程，對比

5、國內(nèi)外發(fā)展的差異，列舉發(fā)展歷程中的典型事件；了解制造業(yè)，能弄懂物聯(lián)制造的定義和內(nèi)涵；了解人工智能的發(fā)展歷程，以及人工智能的制造系統(tǒng)自組織優(yōu)化與自適應協(xié)同的含義。教學內(nèi)容：物聯(lián)制造系統(tǒng)的研究對象物聯(lián)制造系統(tǒng)的內(nèi)涵和特征物聯(lián)制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢重點：物聯(lián)制造的定義及內(nèi)涵、物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)的特點。難點：數(shù)字孿生、制造物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)大數(shù)據(jù)。知識單元2：智能決策方法介紹（支撐課程目標1）（建議7學時）教與學要求：本知識單元要求學生能夠掌握在物聯(lián)制造系統(tǒng)中采用如層次分析法、灰色理論、遺傳算法、博弈決策、深度學習、分布式?jīng)Q策方法等常用的智能決策方法并能將其應用在多學科環(huán)境中，能夠制定針對機械工程領域復雜工程問題

6、的解決方案。教學內(nèi)容：2-1 智能決策方法的原理2-2 層次分析法2-3 灰色理論2-4 遺傳算法2-5 深度學習2-6 分布式?jīng)Q策重點：層次分析、灰色理論、遺傳算法、深度學習以及分布式?jīng)Q策方法原理。難點：層次分析、灰色理論、遺傳算法、深度學習以及分布式?jīng)Q策方法應用。知識單元3：物聯(lián)制造系統(tǒng)智能控制體系構架（支撐課程目標2）（建議3學時）教與學要求：本知識單元要求學生能了解物聯(lián)制造系統(tǒng)智能控制的需求，掌握物聯(lián)制造系統(tǒng)智能控制參考體系結構、智能控制需求，理解其內(nèi)部工作邏輯，掌握控制的關鍵技術。教學內(nèi)容：3-1 物聯(lián)制造系統(tǒng)智能控制工作邏輯3-2 物聯(lián)制造系統(tǒng)智能控制的關鍵技術重點：物聯(lián)制造系統(tǒng)及

7、智能控制工作邏輯。難點：智能化建模技術及異常分析技術。知識單元4：多源制造信息感知技術（支撐課程目標3）（建議2學時）教與學要求：本知識單元要求學生能夠掌握事件驅(qū)動的實時多資源制造信息獲取方法、標準化處理方法、實時多源制造信息與現(xiàn)有系統(tǒng)的共享與集成，有余力的同學可以自行根據(jù)可生內(nèi)容進行信息感知系統(tǒng)的設計。教學內(nèi)容：4-1 制造系統(tǒng)多源信息源分析4-2 制造系統(tǒng)多源信息主動感知模型4-3 多源制造信息的主動獲取技術與傳輸方法4-4 多資源制造信息主動感知系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)重點：實時多源制造信息與現(xiàn)有系統(tǒng)的共享與集成。難點：制造系統(tǒng)多源信息主動感知、軟硬件設計。知識單元5：底層制造資源的智能化建模（

8、支撐課程目標3）（建議4學時）教與學要求：本知識單元要求學生能夠了解當前制造企業(yè)在裝配過程中存在的主要問題，通過本單元的學習學生能夠掌握裝配活動智能導航方法的基本框架體系、能有智能決策辦法解決在裝配線上任務隊列優(yōu)化決策問題，最后了解基于云計算信息架構的加工資源制造服務云端化接入方法。教學內(nèi)容：5-1 實時信息驅(qū)動的裝配活動智能導航服務的體系構架5-2 智能決策方法在底層制造資源智能化建模中的設計與應用重點：加工制造資源智能化建模需求分析。難點：云端化接入方法。知識單元6：智能物料精準配送方法（支撐課程目標2）（建議3學時）教與學要求：本知識單元要求學生能了解智能物料精準配送的方法，能夠根據(jù)實際

9、情況給出合理的配送策略、能夠建立以搬運載體為核心的主動配送模型，能夠根據(jù)前面學習的層次分析法解決配送任務組合優(yōu)化問題。教學內(nèi)容：6-1 主動配送模型6-2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能搬運載體6-3 原型系統(tǒng)設計與實現(xiàn)重點：基于層次分析法的配送方法。難點：搬運載體端實時信息模型的數(shù)字化描述方法。知識單元7：物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)自組織優(yōu)化配置方法（支撐課程目標2）（建議3學時）教與學要求：本知識單元要求學生能掌握任務驅(qū)動的物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)主動發(fā)現(xiàn)與配置方法體系構架，了解加工資源制造服務UDDI，掌握制造服務主動發(fā)現(xiàn)策略與技術，掌握任務驅(qū)動的制造執(zhí)行系統(tǒng)動態(tài)配置方法。教學內(nèi)容：7-1 體系構架7-2 加工資源制造

10、服務UDDI7-3 制造任務分解與建模過程7-4 任務驅(qū)動的制造執(zhí)行系統(tǒng)動態(tài)配置方法重點：動態(tài)配置流程、敏捷配置算法。難點：任務驅(qū)動的制造服務主動發(fā)現(xiàn)與配置方法體系構架。知識單元8：制造系統(tǒng)性能實時分析與診斷（支撐課程目標3）（建議3學時）教與學要求：本知識單元要求學生能從宏觀上把握物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)性能分析的體系構架，能夠建立多層次時間分析模型，能夠針對具體實例建立分層著色Petri網(wǎng)模型，并能夠用Petri網(wǎng)解決實際的物聯(lián)生產(chǎn)問題，能夠采用決策樹對具體生產(chǎn)過程進行實時性能分析。教學內(nèi)容：8-1 物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)性能分析的體系構架8-2 基于分層時間著色PETRI網(wǎng)的關鍵事件建模8-3 基于決

11、策樹的生產(chǎn)過程實時性能分析重點：HTCPN建模方法。難點：分層著色Petri網(wǎng)模型的建立方法。知識單元9：制造系統(tǒng)運行過程協(xié)同優(yōu)化方法（支撐課程目標3）（建議2學時）教與學要求：本知識單元要求學生掌握多Agent系統(tǒng)的特征及結構。掌握Agent交互的三個層側，了解Agent之間的通訊模式、通訊語言。了解設備、任務分配、實時調(diào)度、運行過程監(jiān)控Agent，了解基于JADE的多Agent。教學內(nèi)容：9-1 基于多Agent技術的制造系統(tǒng)運行過程9-2 多Agent系統(tǒng)的通信與交互9-3 Agent系統(tǒng)重點：制造任務動態(tài)調(diào)度體系構架。難點：Agent間的通信模式、語言。知識單元10：制造服務組合優(yōu)選智

12、能決策理論和方法（支撐課程目標3）（建議3學時）教與學要求：本知識單元要求學生能構建制造服務組合QOS評估模型，并能針對制造服務組合進行優(yōu)化分析。能夠針對具體制造服務問題，建立多目標制造服務組合優(yōu)選問題模型、能夠采用如PSO算法等智能優(yōu)化算法解決服務組合優(yōu)選問題。教學內(nèi)容：10-1 制造服務組合10-2 制造服務組合QOS評估10-3 制造服務組合優(yōu)選問題建模10-4 制造服務組合優(yōu)選智能決策方法重點：QOS評估指標及模型。難點：多目標制造服務組合優(yōu)選問題模型。（二）學時分配教學內(nèi)容學時課堂教學學時自主學習教與學方式、方法講授實驗上機作業(yè)閱讀知識單元12222啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件

13、，綜合訓練知識單元27766啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件，綜合訓練知識單元333422啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件知識單元42233啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件知識單元54433啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件知識單元63333啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件知識單元733422啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件，作業(yè)知識單元833422啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件，作業(yè)知識單元92233啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件知識單元1033422啟發(fā)、互動、案例式教學，多媒體課件，作業(yè)學時合計323236828五、實踐教學環(huán)節(jié)無。六、成績構成和評價方法（一）考核方式說

14、明1.以作業(yè)、閱讀筆記、結課研究報告的形式考核。2.課程成績組成：結課研究報告占總成績60%，平時成績占總成績40%：作業(yè)40%。（二）考核權重分配 考核方式及權重內(nèi)容結課研究報告作業(yè)備注60%40%知識單元1知識單元2知識單元3知識單元4知識單元5知識單元6知識單元7知識單元8知識單元9知識單元10七、成績評價標準1.平時成績評價標準作業(yè)成績評價標準基本要求評價標準完成情況得分課程目標2：了解物聯(lián)制造系統(tǒng)智能控制的需求，掌握物聯(lián)制造系統(tǒng)智能控制參考體系結構、智能控制需求，理解其內(nèi)部工作邏輯，掌握控制的關鍵技術。畢業(yè)要求指標點2-3所表述的制造系統(tǒng)智能控制相關概念充分、嚴謹、準確；準時上交；作

15、業(yè)整潔、書寫工整；能運用智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與決策相關知識解答相關問題。90100所表述的制造系統(tǒng)智能控制相關內(nèi)容較充分、正確；按時上交、作業(yè)有涂改、書寫較工整；較好地運用智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與決策知識。8089所表述的概念基本正確，個別有誤；按時上交、作業(yè)有涂改、書寫一般；智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與決策知識運用不足。7079所表述的概念基本正確，部分有誤；按時上交、作業(yè)有涂改、書寫潦草；智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與決策知識運用不清。6069所表述的概念錯誤較多；未準時上交、書寫潦草；問題解答有錯誤。059課程目標2：通過廣泛閱讀文獻，掌握任務驅(qū)動的物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)主動發(fā)現(xiàn)與配置方法體系構架，掌握制造服務主動發(fā)現(xiàn)策略與

16、技術，掌握任務驅(qū)動的制造執(zhí)行系統(tǒng)動態(tài)配置方法。畢業(yè)要求指標點2-3題目和內(nèi)容貼切，格式規(guī)范，層次清楚，重點突出，有個人觀點。表述的術語和概念充分、嚴謹、正確。頁面整潔或書寫較工整，內(nèi)容沒有雷同，準時上交。90100題目和內(nèi)容較貼切，格式較規(guī)范，層次較清楚，有重點，有較少個人觀點。表述的術語和概念較充分、正確。頁面較整潔，內(nèi)容沒有雷同，準時上交。8089題目和內(nèi)容基本貼切，格式基本規(guī)范，層次不太清楚，重點不突出，個人觀點較少。表述的術語和概念基本正確。頁面不整潔或書寫潦草，內(nèi)容有少量雷同，準時上交。7079題目和內(nèi)容基本貼切，格式基本規(guī)范，層次不太清楚，重點不突出，無個人觀點。表述的術語和概念個

17、別有誤。頁面不整潔或書寫潦草，內(nèi)容有少量雷同，準時上交。6069題目和內(nèi)容不貼切，格式不規(guī)范，層次不清楚，重點不突出，沒有個人觀點。表述的術語和概念錯誤較多。內(nèi)容雷同，未準時上交。059課程目標3：能夠針對實際生產(chǎn)過程采用Petri網(wǎng)以及決策樹進行分析。畢業(yè)要求指標點5-2案例分析準確，計算步驟完整，結果正確，格式規(guī)范，層次清楚，重點突出。表述的術語和概念充分、嚴謹、正確。頁面整潔或書寫較工整，準時上交。90100案例分析準確，計算步驟較完整，結果正確，格式較規(guī)范，層次較清楚，重點較突出。表述的術語和概念較充分、正確。頁面較整潔，準時上交。8089案例分析準確，計算步驟較完整，結果較正確，格式

18、基本規(guī)范，層次不太清楚，有重點。表述的術語和概念基本正確。頁面不整潔或書寫潦草，準時上交。7079案例分析合理；計算步驟較完整，結果基本正確，格式基本規(guī)范，層次不太清楚。表述的術語和概念個別有誤。頁面不整潔或書寫潦草，準時上交。6069能夠結合案例，公式錯誤較多；結果不正確，格式不規(guī)范，層次不清楚，重點不突出。表述的術語和概念錯誤較多。未準時上交。059課程目標3：能構建制造服務組合QOS評估模型，并能針對制造服務組合進行優(yōu)化分析。畢業(yè)要求指標點5-2能夠結合實際案例，運用QOS評估模型的概念、理論、公式準確；計算步驟完整，整體自成體系，結果準確；準時上交、作業(yè)整潔、書寫工整。90100能夠結

19、合實際案例，運用QOS評估模型的概念、理論較準確；所運用的公式準確；計算步驟較完整，過程交代清晰，結果正確；按時上交、作業(yè)有涂改、書寫較工整。8089能夠自行組織案例，運用QOS評估模型的概念、理論較準確；所運用的公式準確；計算步驟較完整，能交代整個過程，結果較正確；按時上交、作業(yè)有涂改、書寫一般。7079有案例，能運用QOS評估模型的概念、理論、公式，但有個別錯誤；計算步驟不太完整，結果基本正確；按時上交、作業(yè)有涂改、書寫潦草。6069運用QOS評估模型的概念、理論和公式不準確；計算步驟不完整，結果不正確；未準時上交、書寫潦草。0592.期末結課研究報告評價與評分標準期末結課研究報告的評分標

20、準和評價標準的制定見下表，其中評價標準決定評分標準，依據(jù)評價標準制定的詳細評分標準見考試試卷“標準答案及評分標準”?；疽笤u價標準知識掌握情況得分課程目標1：針對經(jīng)典案例獲取到智能物聯(lián)制造系統(tǒng)的內(nèi)涵與本質(zhì)，能夠用層次分析法、群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、遺傳算法、深度學習等智能方法解決智能物聯(lián)制造系統(tǒng)任意一個環(huán)節(jié)所涉及到模型建立、優(yōu)化問題。能夠運用所學概念理論解決相應的實際問題。畢業(yè)要求指標點1-4選題合理，能夠準確的運用所學的相關智能方法，解決復雜優(yōu)化問題，計算準確。格式嚴格按照科研論文格式（包括標題、主體部分、總結、參考文獻等）撰寫，層次清楚，有重點，列出10篇以上參考文獻（可以是期刊文獻

21、、專利、網(wǎng)頁等）；說明書字數(shù)在5000字以上。90100選題較合理，能夠準確的運用所學的相關智能方法，解決較復雜優(yōu)化問題，計算準確。能按科研論文格式要求撰寫，層次較清楚，有重點，列出8篇參考文獻；說明書字數(shù)在4000字以上。8089選題較合理，能夠運用所學的相關智能方法，解決一般優(yōu)化問題，計算基本準確。能按科研論文格式要求撰寫，層次較清楚，有重點，列出6篇參考文獻；說明書字數(shù)在3000字以上。7079選題基本合理，能夠運用所學的相關智能方法，解決一般優(yōu)化問題，計算有少許錯誤。論文排版格式基本正確，層次不太清楚，重點不突出；列出4篇及以下參考文獻；說明書字數(shù)在3000字以下。6069選題不合理，

22、但能運用所學的相關智能方法，解決優(yōu)化問題，計算不準確。論文不按格式撰寫，層次不太清楚，重點不突出；無參考文獻，說明書字數(shù)在3000字以下。059課程目標2：掌握智能物料精準配送方法以及物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)自組織優(yōu)化配置方法，并能根據(jù)控制工作邏輯和相關關鍵技術。畢業(yè)要求指標點2-3能準確運用智能物料精準配送以及物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)自組織優(yōu)化配置方法的基礎知識解答相關的問題，公式準確；計算步驟完整，結果正確，書寫工整。90100能較準確運用智能物料精準配送以及物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)自組織優(yōu)化配置方法的基礎知識解答相關的問題，公式準確；計算步驟較完整，結果正確，書寫較工整。8089能較準確運用智能物料精準配送以及

23、物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)自組織優(yōu)化配置方法的基礎知識解答相關的問題，公式準確；計算步驟較完整，結果較正確，書寫一般。7079所表述的知識、公式基本正確，個別有誤；計算步驟較完整，結果基本正確，書寫潦草。6069所表述的知識、公式錯誤較多；結果不正確；未準時上交、書寫潦草。059課程目標3：能夠開展加工制造資源智能化建模需求分析，提出底層制造資源的智能化建模方法。能掌握物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)性能分析的體系構架，能對關鍵事件的建模及生產(chǎn)過程實時性能分析、監(jiān)控以及協(xié)同優(yōu)化。畢業(yè)要求指標點5-2搜集資料豐富，公式正確，能夠準確建立相關模型，能夠?qū)δＰ托阅苓M行分析、監(jiān)控及優(yōu)化；行文層次清楚，問題分析合理，表述的術語和

24、概念充分、正確。90100搜集資料充足，公式正確，能較準確建立相關模型，能對模型性能進行分析、監(jiān)控，優(yōu)化部分較弱；行文層次較清楚，問題分析較合理，表述的術語和概念較充分、正確。8089文獻搜索能力一般，公式準確，能基本建立相關模型，能對模型性能進行分析，監(jiān)控、優(yōu)化；行文層次不太清楚，問題分析較合理，表述的術語和概念基本充分、正確。7079文獻搜索能力尚可，公式基本準確，能建立相關模型，對模型性能進行分析、監(jiān)控、優(yōu)化尚可；行文層次不太清楚，問題分析基本合理，表述的術語和概念尚可。6069文獻掌握不夠，公式有錯誤，建立的模型有少許錯誤，對模型性能進行分析、監(jiān)控、優(yōu)化欠佳；行文格式不規(guī)范，層次不清楚

25、，問題分析不合理，表述的術語和概念錯誤較多。059八、課程目標達成情況分析1.評價方法本課程采用成績分析法，數(shù)據(jù)來源為課程教學大綱中支撐課程目標的各考核環(huán)節(jié)的考核結果，數(shù)據(jù)來源主要包括考試成績、作業(yè)、綜合訓練、實驗報告等分析數(shù)據(jù)。以期末考試成績?yōu)橐罁?jù)形成課程目標達成度的計算方法下式所示：2.評價依據(jù)畢業(yè)要求課程目標教學內(nèi)容課程環(huán)節(jié)及措施評估方式及權重指標點1-4（0.35）目標1知識單元1知識單元2講授、案例分析、多媒體課件、課外閱讀研究報告：1指標點2-3（0.25）目標2知識單元3知識單元6知識單元7講授、多媒體課件、 課外閱讀、作業(yè)研究報告：0.2作業(yè)：0.8指標點5-2（0.4）目標3

26、知識單元4知識單元5知識單元8知識單元9知識單元10講授、案例分析、多媒體課件、課外閱讀、作業(yè)作業(yè)：0.5研究報告：0.53.達成情況遼寧工程技術大學學生手冊中規(guī)定學生學分績點不低于 1.5 時可以獲得學位，即課程的平均成績 65 分以上可以獲得學位。據(jù)此，課程目標達成度大于等于 0.65 認定為“達成”，小于該值認為“未達成”。各課程目標達成度的最低值為本課程的總體達成度。4.持續(xù)改進總結上一輪持續(xù)改進效果，根據(jù)本輪各課程目標的達成情況分析未達成或達成度較低的原因，從教學內(nèi)容、教學方式、教學手段、綜合訓練內(nèi)容、作業(yè)題目等方面提出改進措施，形成課程達成度分析報告，并填入下一輪考核方式合理性評價

27、表。智能運維與健康管理課程教學大綱課程基本情況英文名稱：Intelligent Operation and Maintenance with Health Management課程代碼：F071760043032課程類別：學科專業(yè)類/專業(yè)選修課程總 學 時：32 講課學時：32 實踐學時：0學分：2課程性質(zhì)：選修考核方式：考試適用專業(yè)：機械設計制造及其自動化專業(yè)先修課程：高等數(shù)學、線性代數(shù)、測試技術、動力學分析等參考文獻：1 陳雪峰，智能運維與健康管理M. 機械工程出版社，2018 2 周志華. 機器學習M. 北京: 清華大學出版社, 2016.3 高金吉. 機器故障診治與自愈化M. 北京:

28、高等教育出版社, 2015二、課程簡介與目標智能運維與健康管理是工高等工科院校機械類專業(yè)選修的一門專業(yè)技術課，主要研究高端裝備全壽命周期運行的智能維護與健康管理的實踐技能，其主要目的是掌握故障建模與動態(tài)演化機理、早期故障的特征提取和信息融合基本知識和基本技能，能夠分析和解決工程實際問題，具備應用有關技術資料和技術標準掌握健康管理體系與指標驗證方法，具備智能運維與健康管理相關的系統(tǒng)思維能力、項目管理、跨學科智能制造的溝通能力，為進一步學習有關專業(yè)課程和日后從事機械設計及制造工作奠定良好的基礎。具有誠實守信的職業(yè)素養(yǎng)和精益求精的工匠精神。通過本課程的學習，達到如下目標：目標1. 理解智能維護與健康

29、管理的基本概念和基本原理，掌握重大裝備故障建模與動態(tài)演化機理、早期故障的特征提取和信息融合方法、基于模型的早期故障智能預示方法、狀態(tài)評估與維修決策模型。目標2. 掌握故障機理分析的動力學基礎、機械故障診斷的內(nèi)積變換原理、大數(shù)據(jù)健康監(jiān)測和智能診斷的基本流程和典型方法、典型的深度學習模型與遷移學習方法、設備安全智能監(jiān)控信息化管理的具體內(nèi)容與實施手段等基礎內(nèi)容；能夠使用計算機實現(xiàn)關鍵技術的分析計算；目標3.能應用智能運維與健康管理基本知識，開展有效的工程案例研究，具備解決高端裝備安全可靠運行的基本能力。三、課程教學目標與畢業(yè)要求關系矩陣 課程目標畢業(yè)要求目標1目標2目標3指標點2-3能夠運用智能運維

30、與健康管理的基本知識，并能將其用于解決高端裝備全壽命周期 的安全運行工程問題；指標點4-3能夠運用機械設計原理與方法、機械制造工程原理與技術、機械系統(tǒng)中的傳動與控制、計算機應用技術等專業(yè)知識，能夠?qū)⑾嚓P知識和數(shù)學模型方法用于復雜機械工程問題解決方案的比較與綜合。指標點6-1 能夠運用機械工程原理、技術和方法，借助文獻研究，認識到解決復雜機械工程問題有多種方案，并能分析工程問題的影響，獲得有效結論。四、教學內(nèi)容、教學方法和手段、學時分配（一）教學內(nèi)容知識單元1 智能運維與健康管理概述（支撐課程目標1）（建議2學時） 教學要求：能理解智能運維與健康管理技術的國內(nèi)外背景與重要意義。能了解當前機械狀態(tài)

31、監(jiān)測與故障診斷技術的發(fā)展水平與存在問題。能說明PHM核心技術的概念內(nèi)涵與體系結構、資產(chǎn)管理方法及智能運維方法。教學內(nèi)容：1-1引言：了解本課程研究的背景、對象、意義與內(nèi)容。1-2械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題。1-3智能運維與健康管理技術的體系結構與實現(xiàn)流程。重點：智能運維與健康管理技術的體系結構與實現(xiàn)流程。難點：械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的存在問題知識單元2 典型故障機理分析方法 （支撐課程目標1、3）（建議6學時）教學要求：能熟悉幾種重大裝備的典型故障定義、故障機理，發(fā)展重大裝備故障機理分析的重大意義。能理解故障機理分析的動力學基礎理論。能掌握典型故障的動力學分析方法。教學內(nèi)容

32、：2-1重大裝備典型故障：重大裝備故障類型與產(chǎn)生原因簡介。2-2故障機理分析的動力學基礎。2-3典型故障動力學分析及實例。重點：動力學分析的基礎內(nèi)容，主要包括無粘性阻尼的單自由度系統(tǒng)的自由振動，有粘性阻尼的單自由度系統(tǒng)自由振動和受迫振動。故障機理分析的一般過程，單盤轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量的動力學分析、單盤轉(zhuǎn)子裂紋故障機理分析、單盤轉(zhuǎn)子碰摩故障機理分析。難點：不同阻尼狀態(tài)對單自由度系統(tǒng)自由振動相應的影響。單自由度系統(tǒng)強迫振動的過渡階段和穩(wěn)態(tài)階段的區(qū)別與聯(lián)系。單盤轉(zhuǎn)子三類故障的動力學機理分析中，不同故障模式的動態(tài)載荷的合理假設與理解；多元二階非齊次微分方程或方程組的求解。知識單元3 基于特征提取的故障診斷

33、（支撐課程目標1、3）（建議6學時）教學要求：能熟悉內(nèi)積匹配原理，辨析短時傅里葉變換原理，闡明小波變換原理；能理解小波變換內(nèi)積運算原理，辨析小波變換與碰摩故障識別；能掌握信號稀疏特征提取基本理論，能掌握可調(diào)品質(zhì)因子小波變換原理。能通過多媒體展示信號的內(nèi)積匹配、傅里葉變換、小波變換等處理方法，列舉小波變換與碰摩故障識別實例。教學內(nèi)容：3-1 引言：介紹故障診斷中信號特征提取技術的必要性與作用。3-2故障診斷內(nèi)積匹配診斷原理：介紹傅里葉變換、短時傅里葉變換、小波變換等典型信號特征提取方法。3-3基于小波的特征提取方法：基于小波的特征提取方法與典型故障實例分析；3-4基于小波的稀疏特征提取：基于小波

34、的稀疏特征提取方法與診斷案例。重點：各種信號處理方法的基函數(shù)及內(nèi)積表述，以及內(nèi)積匹配評價準則。小波變換的內(nèi)積變換原理，理解內(nèi)積變換原理的關鍵特性和相關性質(zhì)。稀疏特征提取技術的基本理論、基于小波變換的稀疏特征提取技術難點：內(nèi)積分析中對基函數(shù)的理解和選取。在碰摩故障識別中，Morlet小波和Hermitian小波基函數(shù)對振動信號分析的差異。信號稀疏特征提取基本理論。知識單元4 大數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能故障診斷 （支撐課程目標1、3）（建議4學時）教與學要求：能掌握工業(yè)大數(shù)據(jù)的含義，闡明工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能故障診斷框架；能理解工業(yè)大數(shù)據(jù)質(zhì)量定義，辨析影響工業(yè)大數(shù)據(jù)的因素，能掌握工業(yè)大數(shù)據(jù)質(zhì)量改善流程和基于故

35、障閾值的健康監(jiān)測步驟，能掌握大數(shù)據(jù)質(zhì)量改善、大數(shù)據(jù)健康監(jiān)測和智能診斷的基本流程和典型方法。教學內(nèi)容：4-1引言：工業(yè)大數(shù)據(jù)背景、概念與特點，工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能故障診斷框架。4-2工業(yè)大數(shù)據(jù)質(zhì)量改善 ：數(shù)據(jù)質(zhì)量定義與成因、評價指標、流程方法與關鍵技術4-3大數(shù)據(jù)健康監(jiān)測：基于故障閾值與基于智能模型的兩類大數(shù)據(jù)健康監(jiān)測的流程方法與關鍵技術。4.4大數(shù)據(jù)智能診斷：基于淺層模型與基于深度學習的智能診斷。4-5大數(shù)據(jù)健康管理案例：新能源診斷平臺介紹。 重點：工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能故障診斷框架。工業(yè)大數(shù)據(jù)質(zhì)量改善的流程步驟。大數(shù)據(jù)健康監(jiān)測的基本流程和典型方法。大數(shù)據(jù)智能診斷的基本流程和典型方法。難點：基于

36、故障閾值的健康監(jiān)測與基于智能模型的健康監(jiān)測在健康監(jiān)測輸出與技術框架方面區(qū)別和聯(lián)系的理解與掌握。大數(shù)據(jù)智能診斷中淺層模型與深度學習方法的理解與應用。知識單元5 融入新一代人工智能的智能運維 （支撐課程目標1、3）（建議4學時）教與學要求：能識別新一代人工智能的技術特點，辨析新一代人工智能的發(fā)展意義與發(fā)展方向；能理解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡、深度置信神經(jīng)網(wǎng)絡、堆棧自強詞奪理網(wǎng)絡、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡的基本原理；能理解遷移學習的概念和基本含義，描述各種遷移學習策略；能識別遷移學習與深度學習的差異，掌握典型的深度學習模型、遷移學習方法的基本原理與實現(xiàn)流程。教學內(nèi)容：5-1新一代人工智能概述：新一代人工智能技術的定義與特點

37、。5-2深度神經(jīng)網(wǎng)絡：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡、深度置信網(wǎng)絡、堆棧自編碼網(wǎng)絡、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡4種典型深度學習網(wǎng)絡結構與方法介紹與案例。 5-3 遷移學習：典型遷移學習方法與案例。5.4 深度遷移學習及其特征挖掘：深度遷移學習模型與案例。重點：人工智能的定義與特點。4種典型的深度神經(jīng)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結構、特點與診斷流程。遷移學習與機器學習的異同、4種遷移學習方法的特點。難點：深度神經(jīng)網(wǎng)絡的選取和應用。遷移學習中TrAdaBoost算法的診斷方法應用。深度遷移學習模型的概念理解與特征挖掘策略的方法理解。知識單元6 設備安全智能監(jiān)控 （支撐課程目標1、3）（建議4學時）教與學要求：能掌握設備工程精益管理的定義及其重要性

38、，辨析設備工程精益管理的主要內(nèi)容，能理解設備工程精益管理的新特征及實施要素；能識別設備安全智能監(jiān)控的技術方法，能掌握設備安全智能監(jiān)控信息化管理的具體內(nèi)容與實施手段。能掌握設備安全信息化管理、儀器儀表安全檢測、智能工業(yè)檢測監(jiān)控、風險評估監(jiān)控檢驗的內(nèi)涵；能理解舉典型行業(yè)智能運維應用案例。教學內(nèi)容：6-1設備工程精益管理：設備工程精益管理主要內(nèi)容、新特征以及措施。6-2設備安全智能監(jiān)控：設備安全智能監(jiān)控技術4個方面：設備安全信息化管理、儀器儀表安全監(jiān)測、工業(yè)智能檢測監(jiān)控、風險評估檢驗的理解與掌握。6-3典型行業(yè)的智能運維應用。 重點：設備工程精益管理的重要性、主要內(nèi)容、新特征以及管理實施措施。設備安

39、全智能監(jiān)控技術4個方面的理解與掌握。難點：智能工業(yè)檢測監(jiān)控。知識單元7 加工過程智能運維 （支撐課程目標2）（建議4學時）教與學要求：能理解傳統(tǒng)制造系統(tǒng)、當代制造系統(tǒng)與新一代制造系統(tǒng)，辨析數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床健康保障系統(tǒng)的構成；能掌握加工過程智能運維的關鍵技術，能理解數(shù)字化技術、網(wǎng)絡化技術、智能化技術在加工過程中的應用；能理解加工過程智能運維的典型案例和智能工廠的運維、健康管理系統(tǒng)的組成。教師通過多媒體展示數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化技術在機床運維與健康管理的應用，闡明加工過程智能運維的原理。能掌握加工過程智能運維的系統(tǒng)框架構成與關鍵技術。教學內(nèi)容：7-1 引言：背景介紹與機床故障特點。7-2加工過程

40、智能運維系統(tǒng)架構：數(shù)控機床控制模型、傳感器測量系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床健康保障系統(tǒng)。7-3加工過程智能運維關鍵技術：數(shù)字化技術、網(wǎng)絡化技術、智能化技術。7-4加工過程智能運維系統(tǒng)實施典型案例：機床二維碼遠程故障診斷、基于指令域的基礎健康保障技術、智能工廠應用。重點：加工過程智能運維的系統(tǒng)框架構成與關鍵技術。難點：數(shù)控機床傳感器系統(tǒng)的選擇與布置、三種數(shù)控系統(tǒng)的異同。知識單元8 石化裝備智能運維 （支撐課程目標2）（建議2學時）教與學要求：能理解石化裝備智能運維的特點與重要性。能掌握石化裝備智能運維的系統(tǒng)框架構成與關鍵技術。教學內(nèi)容：8-1 引言：石化行業(yè)背景介紹、故障與故障診斷特點； 8-2 系

41、統(tǒng)架構 ：石化企業(yè)智能運維三大特點與架構組成介紹； 8.3 關鍵技術：大型透平壓縮機組智能運維技術、往復壓縮機狀態(tài)監(jiān)測及智能診斷技術、離心泵（高危泵/關鍵泵）故障智能診斷技術；8-4 應用實例：典型系統(tǒng)平臺介紹與故障診斷案例。 重點：石化裝備智能運維的系統(tǒng)框架構成與關鍵技術。難點：大型透平壓縮機組監(jiān)測中傳感器系統(tǒng)的選擇與布置、智能聯(lián)鎖保護技術的實現(xiàn)流程。往復壓縮機故障智能診斷方法原理和實現(xiàn)流程。學時分配教學內(nèi)容學時課堂教學學時教與學方式、方法講授實驗上機作業(yè)訓練知識單元122案例式教學、多媒體課件知識單元264講授、多媒體課件知識單元36611講授、多媒體課件、作業(yè)（網(wǎng)絡平臺學習）知識單元44

42、411講授、多媒體課件、作業(yè)（網(wǎng)絡平臺學習）知識單元54411講授、多媒體課件、作業(yè)（網(wǎng)絡平臺學習）知識單元64211講授、多媒體課件、作業(yè)（網(wǎng)絡平臺學習）知識單元742案例式教學、多媒體課件知識單元822案例式教學、多媒體課件學時合計323244五、考核及成績評定方法（一）考核方式說明1.以試卷、綜合訓練、作業(yè)（網(wǎng)絡平臺學習）、實驗等形式考核。2.采用閉卷考試，試卷成績占總成績50%，綜合訓練占20%，作業(yè)（網(wǎng)絡平臺學習）占10%，課內(nèi)實驗（含報告）占20%。（二）考核權重分配 考核方式及權重教學內(nèi)容考試作業(yè)（網(wǎng)絡平臺學習）備注80%20%知識單元1知識單元2知識單元3知識單元4知識單元5知

43、識單元6知識單元7知識單元8成績評價標準1.平時成績評價標準平時作業(yè)成績評價標準基本要求作業(yè)評價標準完成情況得分掌握智能運維與健康管理基本理論相關的概念；掌握故障機理分析的動力學基礎理論、故障特征提取的內(nèi)積變換原理；掌握基于小波的特征提取方法的典型方法；掌握設備安全智能監(jiān)控信息化管理的具體內(nèi)容與實施手段。課程目標1；概念題、計算題所表述的概念充分、嚴謹、準確；計算步驟完整，結果準確，運用的概念、理論和公式準確；準時上交、卷面整潔、書寫工整80100所表述的概念較充分、正確；計算步驟較完整，結果正確，運用的概念、理論和公式較準確；按時上交、卷面有涂改、書寫較工整6579所表述的概念基本正確，個別有誤；計算步驟不太完整，結果基本正確，運用的概念、理論和公式基本準確；按時上交、卷面有涂改、書寫潦草4564所表述的概念錯誤較多；計算步驟不完整，結果不正確，運用的概念、理論和公式不準確；未準時上交、書寫潦草044掌握大數(shù)據(jù)質(zhì)量改善、大數(shù)據(jù)健康監(jiān)測和智能診斷的基本流程和典型方法；掌握典型的深度學習模型，遷移學習方法方法；掌握5大典型行業(yè)智能運維與健康管理的系統(tǒng)框架構成與關鍵技術。課程目標2；簡答題、簡述題。運用所需概念和理論正確，分析準確，設計結果正確合理80100運用所需概念和理論基本正確，