“制造执行系统技术”实验教学大纲
Manufacturing Execution Systems Technology
课程中文名称：制造执行系统技术
课程英文名称：Manufacturing Execution Systems Technology
课程编码：5-10
实验学时：32
学分：2
适用专业：机械工程及其自动化专业本科生
先修课程：装备与制造技术基础、测试技术、先进制造技术
开课学院：机械工程学院
开课学期：6
教材及实验指导书：
n 江平宇主编，《制造执行系统技术》，科学出版社，拟2013年出版
n 江平宇主编，《网络化CAD/CAM技术》，国家11-5规划教材，机械工业出版社，2011年
n 赵汝嘉主编，《先进制造系统导论》，机械工业出版社，2002年
一、实验课程简介
采用PBL方法，通过规划五大类PBL实验（包括车间生产排程与调度、生产过程控制、库存控制、生产维护、车间数据库与生产信息管理），学生按3-5人分组分别进行相关实验，使其掌握MES的构建与运控机理，提升其解决制造企业生产运作管理与智能控制的工程应用技能。
二、实验课性质、目的和任务
性质：专业课程II制造类。
目的：拓展学生MES方面的专业知识，培养其在制造企业生产运作与智能控制方面的应用技能与解决工程问题的实践能力，为机械工程领域培养优秀技术人才。
任务：采用PBL方法，学生按3-5人分组，分别从五大类PBL实验中选取相应实验，采用组工作模式，完成实验的方案设计、模块建设与系统开发，在此基础上，通过运行典型实验案例，验证所设计与开发的系统的有效性与正确性。同时，在实验的过程中，各组之间通过组间交流模式，达到对其他各类实验的原理、设计方法、核心技术及运控机理的掌握。
三、实验课教学基本要求
1．掌握“制造执行系统技术”课程涉及的相关基础理论；
2．熟识C#/Java等编程语言及SQL Server数据库系统使用方法；
3．具备完善的实验环境与支撑条件。
四、实验教学的内容与要求
1．实验项目名称：车间生产排程与调度
实验目的：使学生了解典型车间生产排程与调度机理，掌握生产排程与调度建模与解算方法。
教学基本要求：了解车间生产排程与动态调度基本原理，熟识C＃/Java等编程语言，了解遗传算法等计算智能算法。
（1）制造车间生产排程实验：在了解制造车间生产排程的基本原理的基础上，建立生产排程的数学模型，采用遗传算法设计该模型的具体解算方法，进而采用C＃/Java等编程语言，编制制造车间生产排程软件原型系统，在此基础上，依托
国家重点实验室的相关科研实验室或教学实验中心，采用典型的生产案例验证模型与算法的有效性与正确性。
（2）制造车间动态调度实验：在了解制造车间生产动态调度的基本原理的基础上，建立动态调度的数学模型，采用遗传算法设计该模型的具体解算方法，进而采用C＃/Java等编程语言，编制制造车间生产动态调度软件原型系统，在此基础上，依托国家重点实验室的相关科研实验室或教学实验中心，采用典型的生产案例验证模型与算法的有效性与正确性。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：国家重点实验室制造系统实验室/教学实验中心柔性制造系统、RFID等制造信息自动采集设备、C＃/Java等编程环境、个人计算机
2．实验项目名称：生产过程物料配送优化与跟踪
实验目的：使学生了解车间生产过程物料配送优化于跟踪机理，掌握物料配送优化建模、解算与动态跟踪控制方法。
教学基本要求：了解车间物料配送优化与跟踪基本原理，熟识C＃/Java等编程语言，了解蚁群算法等计算智能算法。
实验内容提要：
以车间JIT生产模式为背景，了解并掌握生产过程物料配送与跟踪机制，搭建车间生产过程物料动态配送与跟踪控制软硬件环境，建立车间生产过程物料配送优化模型，采用蚁群算法等计算智能算法，实现对模型的优化求解；进而采用C#/Java等编程语言，编制生产过程物料配送优化与跟踪控制软件原型系统，并依托国家重点实验室的相关科研实验室或教学实验中心，采用典型案例验证模型、方法与系统的正确性与有效性。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
3．实验项目名称：生产过程质量控制
实验目的：使学生了解车间生产过程质量控制机理，掌握基于SPC的质量控制原理与方法。
教学基本要求：了解车间生产过程质量控制基本理论，熟识C＃/Java等编程语言，了解SPC控制图绘制方法。
实验内容提要：
了解车间生产过程零部件质量控制的基本方法，掌握各种SPC控制图的控制原理与绘制方法，依托国家重点实验室的相关科研实验室或教学实验中心的加工环境，以典型零件的加工过程质量控制为例，搭建质量信息动态采集环境，采用C＃/Java等编程语言编制相应的SPC质量控制软件原型系统，通过该系统的原型来实现对零件加工过程质量的动态预测与控制。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：国家重点实验室制造系统实验室/教学实验中心的加工环境、数显卡尺、数显千分尺、表面粗糙度测量仪等质量信息动态采集设备、C＃/Java等编程环境、个人计算机。
4．实验项目名称：库存控制
实验目的：使学生了解车间工件/刀具库存控制机理，掌握车间工件/刀具库存动态控制与跟踪方法。
教学基本要求：了解车间工件/刀具库存控制基本理论，熟识C＃/Java等编程语言及SQL Server数据库使用方法。
实验内容提要：
了解车间工件库存/刀夹具库存控制的基本原理，采用RFID系统，搭建工件/刀夹具库存动态控制硬件环境，采用C＃/Java等编程语言及SQL数据库系统，编制车间工件原材料、在制品、刀夹具等库存动态控制软件原型系统，实现对工件/刀夹具等的出入库、库存水平等的动态跟踪与控制；进而依托并依托国家重点实验室的相关科研实验室或教学实验中心开展实例验证。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：国家重点实验室制造系统实验室工业物流实验室/教学实验中心的柔性制造系统、RFID、C＃/Java等编程环境、SQL Server数据库管理系统、个人计算机。
5．实验项目名称：生产维护
实验目的：使学生了解车间全面生产维护的基本原理，掌握车间设备生产维护基本方法。
教学基本要求：了解车间全面生产维护的基本理论，熟识C＃/Java等编程语言及SQL Server数据库使用方法。
实验内容提要：
了解车间全面生产维护的基本原理，以典型加工设备为例，以提高设备综合效率为目标，分析并建立各设备故障树模型及预测和预防性维修模型；依托各种测量设备，实现对设备各种状态信息的采集，采用C＃/Java等编程语言及SQL数据库系统，开发车间生产设备综合维护管理系统，制定设备维修计划，完成对设备的维修与维护。依托并依托国家重点实验室的相关科研实验室或教学实验中心开展实例验证。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：国家重点实验室制造系统实验室/教学实验中心的柔性制造系统、RFID、设备状态检测设备、C＃/Java等编程环境、SQL Server数据库管理系统、个人计算机。
五、实验成绩的考核与评定办法（仿宋加粗小4号）
实验成绩的考核与评定分为两部分：
1. 最终实验报告：占总成绩的40％；
2．实验执行过程控制：占总成绩的10%;
3. 项目答辩：占总成绩的60％，具体措施：
n 各组对其项目进行“自评”。小组的每个成员均需对本组的项目和包括自己在内的成员进行“自评”；
n 其它各组成员对做项目汇报组进行集体“评价”并对该组每位成员进行“评价”；
指导教师依据学生综合评价结果，根据学生在实验执行中的投入情况及所提交的实验报告，为各项目组及其每位学生给出最终成绩。
附：教学实验基本信息汇总表（仿宋加粗小4号）
大纲制定者：周光辉（执笔）
大纲校对者：江平宇
大纲审定者：江平宇
大纲批准者：訾艳阳
教学实验基本信息汇总表（仿宋加粗3号）
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序
号
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课程名称
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课程
编码
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性质
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开课学期
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必修或选修
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实验项目名称
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实验内容提要
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学时
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类型
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每组
人数
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适用
专业
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必做或选做
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实验室名称
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主要仪器设备
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1
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制造执行系统技术
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5-10
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专业课程II制造类
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6
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必修
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①车间生产排程与调度
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建立生产排程/调度的数学模型及解算方法，编制车间生产排程/调度软件原型系统并开展案例验证
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28
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综合性实验
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3-5
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机械工程及其自动化专业本科生
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必做
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国家重点实验室/教学实验中心
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柔性制造系统、RFID、计算机
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②生产过程物料配送优化与跟踪
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搭建车间生产过程物料动态配送与跟踪控制软硬件环境，建立物料配送优化模型，编制物料配送优化与跟踪控制软件原型系统并开展案例验证
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28
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综合性实验
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3-5
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机械工程及其自动化专业本科生
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必做
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国家重点实验室/教学实验中心
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柔性制造系统、RFID、PDA
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③生产过程质量控制
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搭建质量信息动态采集环境，编制SPC质量控制软件原型系统并开展案例验证
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28
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综合性实验
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3-5
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机械工程及其自动化专业本科生
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必做
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国家重点实验室/教学实验中心
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加工环境、质量信息动态采集设备
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④库存控制
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采用RFID系统，搭建工件/刀夹具库存动态控制硬件环境，编制车间工件原材料、在制品、刀夹具等库存动态控制软件原型系统并开展案例验证
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28
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综合性实验
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3-5
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机械工程及其自动化专业本科生
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必做
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国家重点实验室/教学实验中心
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工业物流实验室/柔性制造系统、RFID
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⑤生产维护
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建立各设备故障树模型及预测和预防性维修模型；开发车间生产设备综合维护管理系统并开展案例验证。
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28
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综合性实验
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3-5
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机械工程及其自动化专业本科生
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必做
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国家重点实验室/教学实验中心
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加工设备、RFID、设备状态检测设备
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2
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3
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注：
1、序号应和课程名称一致，实验项目名称中的①②③号应与《实验教学的内容与基本要求》中的实验项目顺序一致。
2、课程名称、实验项目名称要准确规范,一律不得简写。
3、课程编号、课程名称、学时、实验项目必须与我校本科课程教学大纲一致。
4、实验内容提要在200字以内。
5、学时累计数要与实验总学时相同。
6、实验类型是指演示性、验证性、综合性、设计性、创新性（教育部本科教学评估要求，开出综合性、设计性实验的课程占有实验课程总数的比例应为：A级标准：≥80%；C级标准：50%--60%。）。
①设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。
②综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。
7、性质是指课程内实验、独立设置的实验课（具有独立的课程和学分）。
8、每组人数指实验时学生使用每台（套）实验仪器的人数。
9、表格内标题黑体五号；表格内内容，宋体五号；实验教学大纲标准格式可在教务处主页下载。
