GATE生产与工业工程大纲

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科目代码：PI

课程结构

课程大纲

A节: 工程数学

单元1: 线性代数

• 矩阵代数
• 线性方程组
• 特征值和特征向量

单元2: 微积分

• 单变量函数，极限，连续性和可微性
• 中值定理
• 定积分和反常积分的计算
• 偏导数
• 全导数
• 极大值和极小值
• 梯度
• 散度和旋度
• 向量恒等式
• 方向导数
• 线积分，面积分和体积分
• 斯托克斯定理，高斯定理和格林定理

单元3: 微分方程

• 一阶方程（线性与非线性）
• 常系数高阶线性微分方程
• 柯西-欧拉方程
• 初值问题和边值问题
• 拉普拉斯变换
• 一维热传导方程、波动方程和拉普拉斯方程的解

单元4: 复变函数

• 解析函数
• 柯西积分定理
• 泰勒级数

单元5: 概率与统计

• 概率和抽样定理的定义
• 条件概率，均值，中位数，众数和标准差
• 随机变量，泊松分布，正态分布和二项分布

单元6: 数值方法

• 线性与非线性代数方程的数值解法，梯形法和辛普森法积分

• 微分方程的单步法和多步法

B节: 一般工程

单元1: 工程材料

• 结构与性能关系

• 工程材料（金属、陶瓷、聚合物和复合材料）——性能和应用

• 金属和合金的应力应变行为

• 铁碳相图，金属和合金的热处理，及其对力学性能的影响

单元2: 应用力学

• 工程力学 −

  • 等效力系

  • 自由体概念

  • 平衡方程

• 桁架

• 材料强度 −

  • 应力、应变及其关系

• 失效理论，莫尔圆（应力），梁的挠度，弯曲和剪切应力

• 欧拉细长压杆理论

单元3: 机械原理与设计

• 平面机构分析，凸轮与从动件
• 调速器和飞轮
• 螺栓连接、铆接和焊接接头的设计
• 过盈/冷压配合
• 轴、键、直齿轮、带传动、制动器和离合器的设计
• 压力容器

单元4: 热工与流体力学

• 流体力学 −
  • 流体静力学
  • 伯努利方程
  • 管流
  • 连续性方程和动量方程
  • 毛细作用
  • 接触角和润湿
• 热力学 −
  • 热力学第零定律、第一定律和第二定律
  • 热力学系统和过程
  • 系统和控制体积的功和热的计算
• 空气标准循环
• 传热 −
  • 导热的应用基础
  • 对流和辐射

C节: 制造工艺I

单元1: 铸造

• 各种铸造工艺及其应用
• 铸型——类型和材料
• 余量
• 型砂和型芯——材料、制作和检验
• 铸铁、钢和有色金属及合金的铸造技术
• 凝固和显微组织发展分析
• 浇注系统和冒口设计
• 缺陷的起源

单元2: 金属成形

弹性和塑性变形中的应力-应变关系；流变应力的概念；热加工和冷加工——锻造、轧制、挤压和拉丝；薄板加工工艺——冲压、弯曲和深冲；理想功和板坯分析；金属加工缺陷的起源。

单元3: 材料连接

熔焊工艺（手工电弧焊、MIG焊、TIG焊、等离子弧焊、埋弧焊）的基本原理——不同的热源（火焰、电弧、电阻、激光、电子束），以及传热和相关的损耗，焊剂的施加，填充料的馈送；固态焊接工艺（摩擦焊、爆炸焊、超声波焊）的基本原理；胶接、钎焊和焊接工艺的基本原理；焊接缺陷的起源。

单元4: 粉末冶金

• 金属/陶瓷粉末的生产
• 金属和陶瓷粉末的压实和烧结

单元5: 高分子材料和复合材料

• 塑料加工 −
  • 注塑、压塑和吹塑
  • 挤出、压延和热成型
• 复合材料的成型

D节: 制造工艺II

单元1: 机床与切削加工

• 车床、铣床和钻床等基本机床——结构和运动学

• 切削加工工艺 −

  • 车削

  • 锥度车削

  • 螺纹车削

  • 钻削

  • 镗削

  • 铣削

  • 齿轮加工

  • 螺纹加工

  • 磨削

• 单点切削刀具的几何形状，切屑形成，切削力，比切削能和功率需求，Merchant分析

• 切削参数选择的依据

• 刀具材料，刀具磨损和刀具寿命，切削经济性，切削的热力学方面，切削液，可切削性

• 夹具和工装——原理、应用和设计

单元2: 非传统加工

• 非传统加工工艺的原理、应用、工艺参数对MRR和产品质量的影响——超声加工、水射流加工、电火花加工、线切割电火花加工、激光束加工、电子束加工、等离子弧加工、化学机械抛光、电化学加工

单元3: 计算机集成制造

• CAD基本概念——几何建模
• CAM——数控和机器人——结构
• 驱动和控制
• 成组技术及其应用——CAPP
• 单元制造和柔性制造系统

E节: 质量与可靠性

单元1: 计量与检验

• 极限、配合和公差，量具设计，互换性，选择性装配

• 采用机械和光学方法进行线性、角度和形状测量（直线度、垂直度、平面度、圆度和圆柱度）

• 螺纹和齿轮的检验

• 采用接触式和非接触式方法进行表面粗糙度测量

• 制造和装配中的公差分析

单元2: 质量管理

• 质量——概念和成本
• 质量保证
• 统计质量控制，验收抽样，零缺陷，六西格玛
• 全面质量管理
• ISO 9000

单元3: 可靠性和维护

• 可靠性、可用性和可维护性
• 失效和修复时间的分布
• MTBF和MTTR的确定
• 可靠性模型
• 系统可靠性的确定
• 预防性维护和更换

F节: 工业工程

单元1: 产品设计与开发

良好产品设计的原则，公差设计；质量和成本考虑；产品生命周期；标准化、简化、多样化、价值工程和分析，并行工程；生产方案的比较。

单元2: 作业系统设计

• 泰勒的科学管理，吉尔布雷思的贡献
• 生产率——概念和测量
• 方法研究，微动作研究，动作经济原则
• 工作测量 −
  • 时间研究
  • 工作抽样
  • 标准数据
  • PMTS
• 人体工程学
• 职务评价，绩效考核，激励计划和工资管理

单元3: 工厂设计

• 工厂选址因素和备选地点的评估
• 各种工厂布局及其评估
• 计算机辅助布局设计技术
• 装配线平衡
• 物料搬运系统

G节: 运筹学与运作管理

单元1: 运筹学

• 线性规划 −
  • 问题构成
  • 单纯形法
  • 对偶性和灵敏度分析
• 运输模型和分配模型
• 网络流模型，约束优化和拉格朗日乘子
• 马尔可夫排队模型
• 动态规划
• 仿真——制造应用

单元2: 工程经济与成本核算

• 基础成本会计和折旧方法

• 盈亏平衡分析，资本投资评估技术，财务报表，时间-成本权衡，资源平衡

单元3: 生产控制

• 预测技术 −
  • 因果模型和时间序列模型
  • 移动平均
  • 指数平滑
  • 趋势
  • 季节性
• 总生产计划
• 主生产计划
• 物料需求计划和制造资源计划
• 路径规划、排程和优先调度
• 推式和拉式生产系统，JIT制造系统的概念
• 物流、配送和供应链管理
• 库存 −
  • 功能
  • 成本
  • 分类
  • 确定性库存模型
  • 数量折扣
• 永续盘存制和定期盘存制

单元4: 项目管理

• PERT
• CPM

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