1.2 制造技术的未来发展方向（教案）《现代制造技术基础》同步精品课堂（苏教版·凤凰职教）

《现代制造技术基础》教案 课 题 模块1 现代制造技术概论 单元2 制造技术的未来发展方向 课 型 课 时 2 授课班级 授课时间 90 授课教师 教材分析 所选教材《现代制造技术基础》是职业学校机械专业新方案新课标创新实验教材，是江苏凤凰职业教育图书有限公司在江苏省教育科学研究院指导下，依据江苏省职业学校“学标、贯标、用标”的需要开发的。教材内容结合职业院校机械类学生应掌握的现代制造技术基本知识，紧扣新时代脉搏，充分挖掘思政元素，将立德树人根本任务贯穿于教材通篇，并与江苏省中职加工制造类专业技能教学标准及学业水平考试技能考纲相关联，突出知识传授与技能培养，将现代先进制造技术的基本知识与职业素养有机融入设置教学模块和单元，具体包含现代制造技术的发展、超高速加工技术、多轴加工技术、特种加工技术、增材制造技术、智能制造系统、其他先进制造技术、现代制造装备安全生产与电气基础认知8个模块。教学模块与教学单元根据学生认知规律和职业成长规律、现代制造技术的发展与分类进行设置，从而使教学内容合理序化，非常适合职业学校机械类专业使用。 学情分析 本课程主要面向中等职业教育，以培养技术技能人才为主要目标。而中等职业学校的学生普遍具有学习基础较为薄弱、缺乏学习自信心以及自控能力、自学能力较差，但动手能力较强等特点，一定程度上增加了课程教学的难度，应根据学情，以学生感兴趣的内容为切入点，选择合适的教学方法，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。 学习目标 知识目标：了解制造技术的发展方向，现代制造模式的内涵与应用；掌握先进管理技术的体系结构。 能力目标：能够复述制造模式的内涵并运用所学制造技术与制造模式的相关知识分析实际问题。 情感目标：通过本节知识学习，培养学生的社会责任感，使学生具有批判质疑的理性思维和勇于探究的科学精神。 学习重难点 重点：先进管理技术的体系结构。 难点：先进管理技术的体系结构。 教学方法 讲授法、启发式教学法、合作探究教学法、案例分析法等。 课前准备 教师准备：了解学情、创设情境，明确学习任务。 学生准备：确定分组、思考讨论，完成课前预习任务。 教学媒体 纸质版教学媒体：教材、配套习题 数字化教学媒体：多媒体，中国大学MOOC（慕课）等教学网站 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 观看视频：从贸易战到技术战，产业升级如何改写“中国制造”命运？ 根据视频内容，分组讨论制造技术的发展方向。 观看视频，结合视频内容设置讨论任务 1.学生分组讨论，完成任务 2.小组代表发言（抢答形式，小组积分） 1.组织学生分组讨论学习，培养学生团队合作意识和沟通交流习惯。 2.积分制激发学生对本章内容学习的兴趣，调动学生的积极性。 活动二： 调动思维 探究新知 一、制造技术的发展方向 进入21世纪，制造业面临新的挑战和机遇，现代制造技术正处在不断变化与完善之中。为了适应经济全球化的需要、适应高新技术发展的需求、适应愈加激烈的市场竞争的需要，现代制造技术将向着精密化、柔性化、集成化、绿色化、智能化的方向发展。 (一)现代设计技术不断现代化 产品设计是制造业的灵魂，现代制造的设计方法和手段更加现代化，突出反映在新的设计思想、新的设计理念不断涌现，新的设计方法不断诞生。现代设计技术的深度和广度都得到了空前的拓展。 (二)现代加工技术不断发展 成形制造技术正在向精密成形或净成形的方向发展，主要包括精密铸造技术、精密塑性成形技术和精密连接技术等。在超精密加工方面，目前的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度均为纳米级，进入了纳米加工时代，微细加工、纳米加工技术可以达到0.1nm。在超高速加工方面，目前的主轴速度最高可达100000r/min，进给速度可达100m/min，同时在加工对象方面，也发展到一些难以加工的材料上。随着激光、电子束、离子束、分子束、等离子体、微波、超声波、电磁等新能源或能源载体的引入，形成了多种崭新的特种加工及高密度能束切割、焊接、熔炼、锻压、热处理、表面保护等加工工艺；随着超硬材料、高分子材料、复合材料、工程陶瓷、功能材料等新型材料的应用，扩展了加工对象，促进了某些新型加工技术的产生，如超塑成形、等温锻造、扩散焊接等，以及超硬材料的高能束加工，陶瓷材料的热等静压、粉浆浇注、注射成形等。 (三)柔性化程度不断提高模块1 柔性化是制造企业对市场需求多样化的快速响应能力，即制造系统能够根据顾客的需求快速生产多样化的产品。制造系统的柔性化正从计算机数控(Comupter Numberical Control)和FMS等底层加工系统柔性化向上层柔性化转变，而并行工程和大量定制(Mass Customization，MC)的出现，也为制造系统柔性化提供了新的发展空间。特别是大量定制生产模式，它可以根据每个用户的特殊需求，以大批量生产方式进行加工，实现了用户的个性化与生产规模化的有机结合。随着协作产品商务(Collaborative Product Commerce，CPC)的出现，用户可以非常方便地通过网络参与产品的开发设计、加工制造、营销服务等产品生命周期的活动。柔性化生产模式正在引发制造业的一场变革。 (四)集成化成为现代制造系统的重要特征 集成化是现代制造技术的一个显著特征。自20世纪后期以来，集成化问题一直是制造技术的研究重点。目前，制造系统集成化正在向深度和广度发展：从企业内部的信息集成、功能集成，发展为可实现整个产品生命周期的过程集成；从传统的“工厂集成”转向“虚拟工厂”，进一步发展到企业间的动态集成。信息集成用于实现自动化孤岛的联结，实现制造系统中的信息交换与共享；功能集成可实现企业要素，如人员、技术及管理的集成；过程集成通过并行工程等实现产品开发过程、企业经营过程的优化；企业间的动态集成通过敏捷制造模式，建立虚拟企业(动态联盟)，达到提升市场竞争力的目的。 (五)现代制造管理模式发生重大变化 随着制造技术从传统的“福特”生产模式向精益生产、并行工程、敏捷制造、虚拟制造等新型生产模式转变，制造管理模式也在发生新的变革。制造管理技术的发展，其根本点将从以技术为中心向以人为中心转变；管理的价值观从注重资金、生产设备、能源和原材料等物力资本向注重教育、培训等人力资本转变；企业的组织架构将从金字塔式的科层式结构向扁平化的网络结构转变，从分工严密的固定组织形式向动态的、自主管理的小组工作组织形式转变；管理的权限从传统的中央集权模式向分权管理模式转变；管理活动的时空从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，强化快速响应的竞争策略。 (六)绿色制造成为未来制造业的必然选择 绿色制造被认为是21世纪制造技术的必然选择和发展趋势。20世纪中叶以来，全球的工业化进程加速，但伴随而来的工业污染及对环境的破坏也达到了前所未有的程度，使得世界面临资源匮乏、生态系统失衡、环境恶化的全球性危机。绿色制造的出现，是人类社会可持续发展战略在现代制造业的体现。绿色制造是一种综合考虑影响环境和资源效率的现代制造模式，它的目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个生命周期中，对环境的负面影响最小、资源的效率最高。 (七)基于新一代信息技术的智能制造前景广阔 当前，信息技术、新能源、新材料、生物技术等科技领域的重大突破及其交叉融合，将对全球制造业产生颠覆性的影响。特别是新一代信息技术与制造业的深度融合，正在促进制造模式和产业形态的深刻变革，泛在连接和普适计算无所不在，虚拟化技术、云计算、工业互联网、大数据等技术将重构制造业技术体系，智能化与服务化已经成为制造业发展的新趋势。在互联网、物联网、云计算、大数据等泛在信息的强力支持下，制造商、生产服务商、用户在开放、共用的网络平台上互动，单件小批量定制化生产将逐步取代大批量流水线生产。基于信息物理系统的智能工厂将成为未来制造的主要形式，智能制造为未来先进制造技术的发展提供了广阔前景。 (八)服务型制造业初见端倪 在全球化竞争和产业分工的细化与深化过程中，服务已渗透生产环节的每一个领域，服务越来越多地被作为制造业的投入品参与到制造业的生产之中。随着产业价值链重心由生产端向研发设计、营销服务等的转移，产业形态将从生产型制造向服务型制造转变。服务型制造是制造与服务相融合的新产业形态，促进着制造企业从传统的制造商向集成了制造与服务的“产品服务系统”和“整体解决方案”供应商转变。在发达国家或地区，生产性服务业与制造业融合发展，服务型制造已经成为制造业发展的主导方向。服务型制造业作为一种新兴的先进制造模式，代表了未来制造业的发展方向。 【知识拓展】精益生产 第二次世界大战以后，日本汽车工业开始起步，但此时统治世界的生产模式是以“美国福特制”为代表的大量生产方式。这种生产方式以流水线形式生产大批量、少品种的产品，以规模效应带动成本降低，并由此带来价格上的竞争力。 当美国汽车工业处于发展的顶点时，日本的汽车制造商无法与其在同一生产模式下进行竞争。鉴于当时的历史环境，在丰田汽车公司不可能、也不必要走大批量生产方式道路的情况下，创始者们根据自身的特点，逐步创立了一种独特的、多品种、小批量、高质量和低消耗的生产方式————精益生产。精益生产的核心是追求消除包括库存在内的一切浪费，并围绕此目标发展一系列具体方法，逐步形成一套独具特色的生产经营管理体系。 二、现代制造模式及先进管理技术 (一)现代制造模式 1.内涵 现代制造模式是以市场需求为驱动，以先进制造技术为基础，运用先进的制造管理理念，对制造系统进行设计、组织和运作的方式。它以获取生产有效性为首要目标，以制造资源快速、有效、集成为基本原则，以“人一组织一技术”相互结合为实施途径，使制造系统获得精益、敏捷、优质、高效的特征，以适应市场变化对时间、质量、成本、服务和环境的新要求。具有代表性的现代制造模式主要有精益生产、并行工程、敏捷制造、大量定制、虚拟制造、智能制造、绿色制造等。 2.现代制造模式在其他领域的应用 制造模式的推广应用，必将带动制造业的整体变革，提高制造业的对其他产业产生影响，如精益生产、JIT 制造模式已经在服务业、物流业得到广泛应用。另外，还会对包括项目管理在内的其他管理方法产生重大影已经应用在项目管理中的项目计划与控制当中，有效地缩短了项目空制水平；敏捷制造模式已经与供应链管理相结合，产生了敏捷供究与应用。 (二)先进管理技术 管理技术是指利用现代科技手段和现代管理理论，对管理过程进行深业高效、高质量、高自动化管理的一种技术。 1.内涵 先进管理技术的内涵主要包括以下几个方面。 (1)数据分析和决策支持：先进管理技术采集、整理企业内外部数据，通过数据挖掘、分析等手段提供管理决策支持。 (2)智能化制造和物流管理：利用信息化、自动化技术实现企业生产过程和物流管理的智能化。 (3)自动化生产管理系统：通过生产流程可视化、自动化等手段实现生产管理自动化。 (4)供应链优化：将多个产品供应商和分销商及自身的营运策略、资源进行整合、协作，以确保产品在最短时间、用最少成本被送达有利的市场。 (5)人力资源管理：利用大数据技术、人工智能等手段提高人力资源管理的效率。 2.先进管理技术的体系框架 先进管理技术的体系框架主要包括以下几个方面。 (1)信息系统：先进管理技术涵盖信息处理、管理、分析、传递、存储、查询等多种管理信息系统。 (2)控制系统：先进管理技术应包括控制系统，实现对管理流程和生产流程的监控，以及事件的实时响应和调整。 (3)运营系统：先进管理技术需要做到流程优化，从而提高生产效率和质量，并通过智能化技术实现生产流程的全面自动化。 (4)技术支持系统：在使用先进管理技术时，需要获得技术支持，以确保技术和设备的稳定运行及故障的及时排除。 (5)人员培训和支持：先进管理技术需要为企业提供足够的人员培训和支持，以确保人员了解和掌握相关技术。同时，还需要提供及时的技术支持，以解决技术问题。 基于电子商务平台 ERP 环境下的项目管理理论框架(纵向一体化)如图1-2-1所示。 【知识拓展】“掘”胜技术“无人区” 国际上，盾构机施工的标准一般是沉降不超过 30mm，隆起不超过10mm，这台中国盾构机的控制精度远高于国际标准。国产超大直径盾构机“聚力一号”如图1-2-2所示。 今天，中国隧道工程中使用的盾构机90%以上都是国产，在全球，中国盾构机的市场份额已接近 70%。让人难以想象的是，就在20年前，中国还没有一台自己的盾构机可以用于这样的工程。盾构机，它的正式名称叫作全断面隧道掘进机。一台盾构机包含上万个零部件，产业链涉及机械制造、电子元器件、液压管路等多个工业领域，因为其系统复杂、集成度高，也有人把它称为机械制造皇冠上的“明珠”。 制造业是立国之本、强国之基。装备制造是国之重器，是制造业的脊梁，也是国际竞争的焦点。和盾构机一样，中国很多先进装备都是通过埋头苦干、自主创新，才走出了一条从跟跑到并跑，到实现部分领域在国际上领跑的发展之路。 1.了解学习目标和任务 2.教师提出问题，在老师的引导下，打开思路进行思考讨论 3.学生代表或个人表达观点（小组或个人积分） 1、组织学生回答问题，提高学生课堂参与度，使同学们通过思考加深印象。 2.讲解教学目标，让学生明确本节课的学习任务，让学习更有针对性和目标。 3.小组或个人积分形式，更能激发学生作为学习主体，参与学习的动机和团队合作意识的树立。 活动三： 调动思维 探究新知 三、中国制造2025国家行动纲领 制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。自18世纪中叶开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。模块1 现代制造技术概论 中华人民共和国成立以来，尤其是改革开放以来，我国制造业持续快速发展，建成了门类齐全、独立完整的产业体系，有力推动了工业化和现代化进程，显著增强了综合国力。然而，与世界先进水平相比，我国制造业仍然大而不强，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面差距明显，转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。 当前，新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，国际产业分工格局正在重塑。“中国制造2025”是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。 “中国制造2025”国家行动纲领是中国政府于2015年5月发布的一份政策文件，旨在推动中国实现从制造大国向制造强国的转变，加快制造业升级和智能化改造，提高制造业的创新能力和国际竞争力。 (一)具体目标和措施 该行动纲领提出了一系列具体目标和措施，主要涉及以下方面。 (1)提高制造业的智能化水平：推动工业机器人、智能制造等技术的发展和应用，加强新型材料、新能源等领域的研究和开发，提高制造业的自主创新能力。 (2)加强制造业与服务业的融合：推动制造业向服务业转型，发展高端装备制造、数字化制造等服务型制造业，提高制造业的附加值和服务水平。 (3)强化供应链管理和运营能力：推动供应链的数字化、网络化、智能化，提高国内供应链的质量和效率，提高国际市场竞争力。 (4)优化产业结构和区域布局：调整优化制造业的产业结构和区域布局，加强对战略性新兴产业的支持，实现区域间制造业的协调发展和升级转型。 (5)推动国际化发展：加强国际市场的拓展，推动产业对外合作、走出去，提高中国制造在全球的竞争力和影响力。 “中国制造2025”国家行动纲领是中国制造业长期发展的总体规划，将为中国制造业创造更多的发展机遇和空间。 (二)战略任务和重点 实现制造强国的战略目标，必须坚持问题导向，统筹谋划，突出重点；必须凝聚全社会共识，加快制造业转型升级，全面提高发展质量和核心竞争力。 1.提高国家制造业创新能力 完善以企业为主体、市场为导向、“政产学研用”相结合的制造业创新体系。围绕产业链部署创新链，围绕创新链配置资源链，加强关键核心技术攻关，加速科技成果产业化，提高关键环节和重点领域的创新能力。 2.推进信息化与工业化深度融合 加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向 ；着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。 3.强化工业基础能力 核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础(以下统称“四基”)等工业基础能力薄弱，是制约我国制造业创新发展和质量提升的症结所在。要坚持问题导向、产需结合，协同创新、重点突破的原则，着力破解制约重点产业发展的瓶颈。 4.加强质量品牌建设 提升质量控制技术，完善质量管理机制，夯实质量发展基础，优化质量发展环境，努力实现制造业质量大幅提升。鼓励企业追求卓越品质，形成具有自主知识产权的名牌产品，不断提升企业品牌价值和中国制造整体形象。 5.全面推行绿色制造 加大先进节能环保技术、工艺和装备的研发力度，加快制造业绿色改造升级；积极推行低碳化、循环化和集约化，提高制造业资源利用效率；强化产品全生命周期绿色管理，努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。 6.大力推动重点领域突破发展 瞄准新一代信息技术、高端装备、新材料、生物医药等战略重点，引导社会各类资源集聚，推动优势和战略产业快速发展。包括：(1)新一代信息技术产业。(2)高档数控机床和机器人。(3)航空航天装备。(4)海洋工程装备及高技术船舶。(5)先进轨道交通装备。(6)节能与新能源汽车。(7)电力装备。(8)农机装备。(9)新材料。(10)生物医药及高性能医疗器械。 7.深入推进制造业结构调整 推动传统产业向中高端迈进，逐步化解过剩产能，促进大企业与中小企业协调发展，进一步优化制造业布局。 8.积极发展服务型制造和生产性服务业 加快制造与服务的协同发展，推动商业模式创新和业态创新，促进生产型制造向服务型制造转变。大力发展与制造业紧密相关的生产性服务业，推动服务功能区和服务平台建设。 9.提高制造业国际化发展水平 统筹利用两种资源、两个市场，实行更加积极的开放战略，将“引进来”与“走出去”更好地结合，拓展新的开放领域和空间，提升国际合作的水平和层次，推动重点产业国际化布局，引导企业提高国际竞争力。 1.教师布置任务并引导学生分组探究。 2.结合课本知识思考并回答问题。（根据情况选择小组模式或个人模式，并进行小组或个人积分） 1.组织学生以个人或小组形式回答问题，提高学生课堂参与度，使同学们通过思考加深印象。 2. 个人或小组积分形式，激发学生的学习积极性和主动性。 活动四： 巩固练习 素质提升 1.以小组为单位进行知识抢答闯关 (1)机械制造业的发展水平衡量一个国家的_____。 A.科学技术水平 B.文化水平 C.自动化程度 D.道德水平 (2)实施并行设计的首要目的是_____。 A.增加制造成本 B.降低产品成本 C.扩大产品的销售 D.缩短产品开发周期 (3)现代制造技术，其内涵就是“ + +管理科学”而形成的制造技术。 (4)信息集成用于实现 的联结。 (5)判断：“中国制造2025”行动纲领的目标是使中国成为制造强国。 ( ) (6)判断：绿色制造仅关注产品制造阶段的节能降耗。 ( ) (7)精益生产的核心。 (8)简述绿色制造的目标和意义。 (9)先进管理技术的体系框架。 (10)辨析“精益生产”和“敏捷制造”的概念，并说明它们之间的联系和区别。 (11)针对柔性化程度越高，制造成本一定越高进行讨论，并给出小组观点及理由。 2.老师记分并点评，评出优胜小组 1.学生分组完成任务 2.以抢答形式进行知识闯关，小组积分 1.组织学生分组抢答，提高学生课堂参与度，强化知识应用，培养团队合作及集体意识。 2.积分制激发学生的学习积极性。 课堂小结 作业布置 1.课堂小结：本节课学习了制造技术的未来发展方向，主要包括制造技术的发展方向，精益生产、JIT 制造模式、敏捷制造模式等现代制造模式以及先进管理技术的体系框架。通过学习，应了解制造技术的发展方向，现代制造模式的内涵与应用；掌握先进管理技术的体系结构。 2.课后作业： 结合中国盾构机“掘”胜技术“无人区”案例，以小组为单位，讨论“精密化+绿色化”对中国高端装备走向国际的影响并进行汇报。 板书设计 1.2 制造技术的未来发展方向 一、制造技术的发展方向 设计方法、手段→现代化 新型加工技术 柔性化、集成化、绿色、智能、服务型 二、现代制造模式及先进管理技术 现代制造模式：精益生产、JIT 制造模式、敏捷制造模式 先进管理技术：信息系统、控制系统、运营系统 技术支持系统、人员培训和支持 三、中国制造2025国家行动纲领 教学反思 通过本节知识的学习，学生应了解制造技术的发展方向，现代制造模式的内涵与应用；掌握先进管理技术的体系结构；并能够复述制造模式的内涵并运用所学制造技术与制造模式的相关知识分析实际问题；树立学生的社会责任感，使学生具有批判质疑的理性思维和勇于探究的科学精神。教学过程中，应针对学生特点，选择合适的教学方法，突出学生的主体地位，让学生全程参与整个教学过程，摆脱填鸭式灌输，引导学生主动思考，并多措并举激发学生学习的主动性和积极性，为后续知识的学习打下基础，帮助学生树立职业理想。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $