制造执行系统课件-第7章-32学时-PBL

7.1 基于项目学习的 项目学 PBL概 概述 7.2 基于项目的学习PBL的关键步骤 7.3 面向MES技术课程的PBL项目介绍 7.4面向MES技术课程的PBL学习方案 7 5 PBL项目的学习过程控制 7.5 7.6 课程考试方法
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* 学生组工作与协同工作模型
分组机制、例会机制、专题讨论机制等
2.适应企业 2. 适应企业 工作需求
7.1 PBL概述： 学习方法的特点
“内容”（Contents）方面：
• 源自工程项目的本源问题，不能预先设立； • 学生自我发现问题，寻找问题间的联系，并解决它们； • 工程项目能在现实中找到对应的情况（即便工程项目是虚拟的） • 学生始终在复杂的、不可预知的问题求解中前行。
2010版本科生机械制造及其自动化方向 2010 版本科生机械制造及其自动化方向 模块化课程
基于项目的课程实践性学习部分
(32学时)
《制造执行系统技术》 制造执行系统技术》
主讲人：江平宇 2013年4月7日
西安交通大学
2012年3月，西安
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7.1 PBL概述：基于项目的学习方法定义
第7章：面向制造执行系统技术的PBL学习方法
项目要求
1）建立 ）建立在制品出入库 在制品出入库和 和路径规划模型 2）设计流程或算法 设计流程或算法对模型进行求解 对模型进行求解 3）编程实现上述算法，设计案例，并生将结果生成在制品库的布局平面图
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PBL项目4：加工中的刀具配送与管理
问题描述
¾ 问题假设： 9 在某一加工周期内，某一刀具 在某一加工周期内，某一刀具库需要 库需要同时为周围的若干制造车间配 同时为周围的若干制造车间配 送刀具； 9 由于各制造车间的生产任务不同，其在不同阶段对刀具的需求不同， 需求刀具的种类、数量、需求时间以及使用时间已知； 9 刀具库到各车间的路程不同，各制造车间之间的路程已知；允许刀 具在不入库的情况下从一车间直接配送到另一车间。 ¾ 问题目标： 问题目标 9 规划在满足各个加工车间对刀具需求的条件下，使得各种刀具的数 量最少，配送路径最短。
“条件”（Conditions）方面：
• 强调学生自治，运用社会活动能力； • 强调自我和组工作的结合，灵活运用任务和时间管理机制 (项目管 理）； • 强调解决问题的各种综合知识的自我获取； • 强调学生模仿职业工作的技能；
（所培养的10%本科生基本能适应国际化跨国公司的工作需求）
× 我国市场经济条件下对工程技术人员的新要求；
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…
生ห้องสมุดไป่ตู้维护
生产运行
\制造数据库建立与数据管理
调度信息 质量信息 库存信息 刀具信息
项目要求
1）建立job job-shop type调度模型
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2）设计算法对模型进行求解
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3）编程实现上述算法，设计案例，并生将结果生成排程甘特图输出
PBL项目3：在制品出入库控制
问题描述
¾ 问题假设： 9 在某一作业车间中的一段较长时期内，存在 在某一作业车间中的一段较长时期内，存在多种零件需要频繁出入 多种零件需要频繁出入 库的现象；每种在制品的体积不同，出入库频率、库存时间 库的现象；每 种在制品的体积不同，出入库频率、库存时间不同，需要 不同，需要 管理出入库流程（当搬运和存储以托盘为 管理出入库流程（当搬运 和存储以托盘为单位时，需要进行货物 单位时，需要进行货物-货位、 货物货物 -托盘等的绑定，因此绑定时出入库流程关键环节之一）； 9 由于在制品库物理布局原因，不同地方存储的货物，被运输到生产 线的时间不同，走的路径不同，会影响生产效率； 线的时间 不同，走的路径不同，会影响生产效率； ¾ 问题目标： 9 在一定的库存空间配置下，规划工件的出入库流程；规划 在一定的库存空间配置下，规划工件的出入库流程；规划各种在制 各种在制 品的存储区域和搬运路径，使得在一定时期内，总搬运距离最短
7.1 PBL概述：PBL学习方法的益处
• 提高学生的组(协作)工作能力； • 学会职业工作技能，如例会、做计划、做项目预算等； • 学会技术技能，如文档工作、软件使用、硬件使用、比对 等； • 掌握认知类过程技能，如决策、批判性思考、问题解决等； • 学习自我管理技能，如制定目标、组织任务、安排时间等； • 学习态度培养，热爱学习，终身教育； • 成就感培养，形成自我风格，享受成果。
• 工程项目的输出结果； • 通过演讲和听演讲，进行自我评价； • 增强综合知识的运用和“情商”的发展； • 获取自我学习的技能，满足职业需求。
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7.1 PBL概述：对学生的要求
•
7.1 PBL概述：与传统教学法的比较
充分自治；
• 组工作与协同； • 注重项目实施的过程； • 运用或新学习多学科知识，提升解决问题的综合能力。
各种资源、 知识的获取
举办各种强化 型知识讲座
进行项目方案设计 进行项目细节设计
组工作与 协作讨论
定期就项目 执行而不是 结果进行答疑
获得最终产品/作品 评价项目执行情况与产品/作品
项目执行 控制与更改
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7.2 PBL关键步骤：支撑模型
第7章：面向制造执行系统技术的PBL学习方法
* 师生互动模型
如全体师生讨论、分组讨论、网络讨论、企业人员 咨询、强化知识传授等流程模型 (2学时)
生产库存
[在制品库存管理
在制品分类 信息采集 出入库管理 库存布局 在制品存储 与路径优化
n生产排程与调度
排程与优化 甘特图看板
Z刀具配送与管理 具配送与管理
采购管理 出入库管理 刀具选配 刀具 配送 调度
订单生产过程
成品库存 管理
生产准备
Y生产过程控制
质量数据采集 质量检查与判断 波动分析与诊断
订单n 或
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7.1 基于项目学习的 项目学 PBL概 概述 7.2 基于项目的学习PBL的关键步骤 7.3 面向MES技术课程的PBL项目介绍 7.4面向MES技术课程的PBL学习方案 7 5 PBL项目的学习过程控制 7.5 7.6 课程考试方法
7.1 PBL概述：动机与思路
尝试解决实践性教学的瓶颈 × 课程设计模式、基于案例的讨论班教学模式； × 直接动手与制作能力； 1.智商与情商 1. 智商与情商 × 协作工作和领导能力； 的综合训练 × 主动性综合知识的应用能力； 尝试与国内外社会需求的直接接轨 × 国际化对人才的新需求；
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7.1 PBL概述：与传统实践课程设计的差异
更多地使用不同的一手知识资源，减少二手资源的使用； 更多地进行多角度的评价，减少书面考试； 更多地进行工程项目执行能力的评价，减少对知识掌握的评价。
怎么老师没 有象减速器 更多地引导、启发；尽量减少告知结果、答案； 课程设计那 更多地发现；减少确定性的知识解读，减少专家性解读； 样告诉我们 整个课程设 更多地进行跨学科性思考，减少专门化及思路狭窄； 计流程？ 更多地进行协同工作，减少天马行空、独往独来；
(2学时)
基于项目的学习方法(Project Based Learning,PBL)是一种主 主 动实践型的创新技能学习模型，并依赖多学科知识的综合运用。 动实践型 具体包括：
¾ 在教师的引导下，学生自主选择所感兴趣的工程项目； ¾ 在项目管理机制的指导下，学生自我制定工作计划，通过组工作、 、 协作来完成所选择的工程项目； ¾ 在学习的过程中，学生不断自我发现工程项目中的问题，培养独 立解决问题的能力，并解决问题，进行评价，推进项目的前进； ¾ 教师根据工作进程需要，为学生提供必要的知识线索、框架，学 生通过主动查询，学生自我主动获取确保项目进展的各种资源、 知识储备； ¾ 产生工程项目的最终结果(可以是具体的一种产品、问题解决方 案、所开发的软件等） ¾ 在整个学习过程中，进行工作历史记录，最终形成项目报告，并 进行考核演讲。
* 学习与教学进程控制与展示模型
节点控制、多媒体支持的进展讲解、实物展示等
* 项目进展的分阶段评价模型
组评价、个人评价、评价跟踪等
PBL项目：MES各项目模块总体结构与逻辑关联
MES开发关键技术与生产过程的逻辑关联 MES 开发关键技术与生产过程的逻辑关联
订单创成 生产任务下达
订单1 或 任务1 订单2 或 任务2
7.1 PBL概述：教师的作用与要求
• 从传统的教师台前主讲，到PBL的教师台后启发，学 生台前主导； • 教师尽量不说明问题的解决结果，而引导学生实践达 到结果的过程； • 教师对学生的评价不是基于最终的分数，而是评价项 目的实践过程； • 对教师的知识面要求更宽，自身实践能力的要求更高。
“结果”（Results）方面：
PBL项目5：制造数据库建立与数据管理
问题描述
9 在某一作业车间内，随着加工过程的不断进行，会产生各种各样的 制造数据； 9 这些数据会应用到制造执行系统的各个方面，如质量控制、在制品 控制、库存控制等； 9 在制造执行系统的运行中，还会不断产生各种中间数据。
项目要求
1）分析制造执行系统运行过程中需要哪些数据； 2）分析这些数据之间关系，并建立与之对应的E-R图模型； y Q 中建立对应E-R图中实体和属性表，确定属性变量 3）在 ）在数据库 数据库MySQL 类型； 3）设计案例，并编写相应的数据库操作界面，将案例数据输入到数据 库中。
任务n
订单信息 或 任务下达信息
PBL项目2：质量控制图与波动模式分析
问题描述
9 某一作业车间需要连续加工某一批次零件； 9 该种零件的加工工艺已知。
项目要求
9 按照零件的加工工艺，确定工艺的关键工序，并 按照零件的加工工艺，确定工艺的关键工序，并配置测量装置如数 配置测量装置如数 显卡尺到对应的加工机床，从而对零件的 显卡尺到 对应的加工机床，从而对零件的关键尺寸参数 关键尺寸参数进行测量； 进行测量； 9通过取样法，连续测量多组质量数据，形成质量控制样本； 9 编写计量型质量控制图（如 X − s 、 X − R 控制图），并将采集的 样本作为程序输入，生成控制图曲线； 9 如时间允许，可根据 如时间允许，可根据控制图曲线的波动情况，建立控制图的波动 控制图曲线的波动情况，建立控制图的波动 模式预测模型，并编写程序实现对该波动模式的预测； 9 将上述生成的样本作为程序的输入，预测控制图的波动模式； 9 继续采集生产过程的实时数据，验证波动模式预测模型的正确性。
（需要根据实际问题运用CAD/CAM的人才，而不是操作员）
× 国外著名大学的工程类教育自90年代中后期以来 广泛采用PBL模式进行教学； 适应国际高水平大学的定位
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7.1 PBL概述： 学习方法的特点（续）
“活动”（Activities）方面：
• 学生从多个侧面在学习期间调研工程项目的方方面面内容； • 学生全面接受挑战，针对遇到的难题，寻求各种资源的支持，以解决 问题； • 通过工程项目中的不同活动（任务），将自我思路与解决工程问题的 新技能联系起来，通过不同的活动学习新技能； • 通过教师的评论，把握自我技能学习的方向。
PBL项目1：离散型生产车间的生产排程/调度与甘特图绘制
问题描述
¾ 问题假设： 9 在某一作业车间中， 在某一作业车间中，n n个加工任务需要在 个加工任务需要在m m台机床上加工； 9 每个任务包含多道工序，加工同一工序的机床有多台，工序的加工时 间随机床的加工性能变化而变化； 9 每台机床在任意时刻只加工一个任务； 9 工件的工序在加工开始后不能中断。在同一个设备上 工件的工序在加工开始后不能中断。在同一个设备上, , 任务的开始 时间不能早于前一个任务的完成时间。 ¾ 问题目标 9 规划每个任务的各道工序何时在何种设备上加工，使得 规划每个任务的各道工序何时在何种设备上加工，使得n n个任务的总 完成时间最短。
(2学时)
7.1 基于项目学习的 项目学 PBL概 概述 7.2 基于项目的学习PBL的关键步骤 7.3 面向MES技术课程的PBL项目介绍 7.4面向MES技术课程的PBL学习方案 7 5 PBL项目的学习过程控制 7.5 7.6 课程考试方法
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辅导项目的执 行向正确方向走
选择难度适当的机械工程实践项目 做出初步的项目规划
我用AutoCAD解决了机 器人手臂设计项目的图 纸设计工作，我也用 Ansys进行了手臂变形 分析。设计出来得机器 人手臂棒极了！
哈哈，选修了 《AutoCAD技能》课 程，我会用AutoCAD 画图了，考试得了个 优，还拿了个证书！
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7.2 PBL关键步骤：广义学习模型
第7章：面向制造执行系统技术的PBL学习方法