GATE生產與工業工程大綱

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科目程式碼：PI

課程結構

課程大綱

A節: 工程數學

單元1: 線性代數

• 矩陣代數
• 線性方程組
• 特徵值和特徵向量

單元2: 微積分

• 單變數函式，極限，連續性和可微性
• 中值定理
• 定積分和反常積分的計算
• 偏導數
• 全導數
• 極大值和極小值
• 梯度
• 散度和旋度
• 向量恆等式
• 方向導數
• 線積分，面積分和體積分
• 斯托克斯定理，高斯定理和格林定理

單元3: 微分方程

• 一階方程（線性與非線性）
• 常係數高階線性微分方程
• 柯西-尤拉方程
• 初值問題和邊值問題
• 拉普拉斯變換
• 一維熱傳導方程、波動方程和拉普拉斯方程的解

單元4: 複變函式

• 解析函式
• 柯西積分定理
• 泰勒級數

單元5: 機率與統計

• 機率和抽樣定理的定義
• 條件機率，均值，中位數，眾數和標準差
• 隨機變數，泊松分佈，正態分佈和二項分佈

單元6: 數值方法

• 線性與非線性代數方程的數值解法，梯形法和辛普森法積分

• 微分方程的單步法和多步法

B節: 一般工程

單元1: 工程材料

• 結構與效能關係

• 工程材料（金屬、陶瓷、聚合物和複合材料）——效能和應用

• 金屬和合金的應力應變行為

• 鐵碳相圖，金屬和合金的熱處理，及其對力學效能的影響

單元2: 應用力學

• 工程力學 −

  • 等效力系

  • 自由體概念

  • 平衡方程

• 桁架

• 材料強度 −

  • 應力、應變及其關係

• 失效理論，莫爾圓（應力），梁的撓度，彎曲和剪下應力

• 尤拉細長壓桿理論

單元3: 機械原理與設計

• 平面機構分析，凸輪與從動件
• 調速器和飛輪
• 螺栓連線、鉚接和焊接接頭的設計
• 過盈/冷壓配合
• 軸、鍵、直齒輪、帶傳動、制動器和離合器的設計
• 壓力容器

單元4: 熱工與流體力學

• 流體力學 −
  • 流體靜力學
  • 伯努利方程
  • 管流
  • 連續性方程和動量方程
  • 毛細作用
  • 接觸角和潤溼
• 熱力學 −
  • 熱力學第零定律、第一定律和第二定律
  • 熱力學系統和過程
  • 系統和控制體積的功和熱的計算
• 空氣標準迴圈
• 傳熱 −
  • 導熱的應用基礎
  • 對流和輻射

C節: 製造工藝I

單元1: 鑄造

• 各種鑄造工藝及其應用
• 鑄型——型別和材料
• 餘量
• 型砂和型芯——材料、製作和檢驗
• 鑄鐵、鋼和有色金屬及合金的鑄造技術
• 凝固和顯微組織發展分析
• 澆注系統和冒口設計
• 缺陷的起源

單元2: 金屬成形

彈性和塑性變形中的應力-應變關係；流變應力的概念；熱加工和冷加工——鍛造、軋製、擠壓和拉絲；薄板加工工藝——衝壓、彎曲和深衝；理想功和板坯分析；金屬加工缺陷的起源。

單元3: 材料連線

熔焊工藝（手工電弧焊、MIG焊、TIG焊、等離子弧焊、埋弧焊）的基本原理——不同的熱源（火焰、電弧、電阻、雷射、電子束），以及傳熱和相關的損耗，焊劑的施加，填充料的饋送；固態焊接工藝（摩擦焊、爆炸焊、超聲波焊）的基本原理；膠接、釺焊和焊接工藝的基本原理；焊接缺陷的起源。

單元4: 粉末冶金

• 金屬/陶瓷粉末的生產
• 金屬和陶瓷粉末的壓實和燒結

單元5: 高分子材料和複合材料

• 塑膠加工 −
  • 注塑、壓塑和吹塑
  • 擠出、壓延和熱成型
• 複合材料的成型

D節: 製造工藝II

單元1: 機床與切削加工

• 車床、銑床和鑽床等基本機床——結構和運動學

• 切削加工工藝 −

  • 車削

  • 錐度車削

  • 螺紋車削

  • 鑽削

  • 鏜削

  • 銑削

  • 齒輪加工

  • 螺紋加工

  • 磨削

• 單點切削刀具的幾何形狀，切屑形成，切削力，比切削能和功率需求，Merchant分析

• 切削引數選擇的依據

• 刀具材料，刀具磨損和刀具壽命，切削經濟性，切削的熱力學方面，切削液，可切削性

• 夾具和工裝——原理、應用和設計

單元2: 非傳統加工

• 非傳統加工工藝的原理、應用、工藝引數對MRR和產品質量的影響——超聲加工、水射流加工、電火花加工、線切割電火花加工、雷射束加工、電子束加工、等離子弧加工、化學機械拋光、電化學加工

單元3: 計算機整合製造

• CAD基本概念——幾何建模
• CAM——數控和機器人——結構
• 驅動和控制
• 成組技術及其應用——CAPP
• 單元製造和柔性製造系統

E節: 質量與可靠性

單元1: 計量與檢驗

• 極限、配合和公差，量具設計，互換性，選擇性裝配

• 採用機械和光學方法進行線性、角度和形狀測量（直線度、垂直度、平面度、圓度和圓柱度）

• 螺紋和齒輪的檢驗

• 採用接觸式和非接觸式方法進行表面粗糙度測量

• 製造和裝配中的公差分析

單元2: 質量管理

• 質量——概念和成本
• 質量保證
• 統計質量控制，驗收抽樣，零缺陷，六西格瑪
• 全面質量管理
• ISO 9000

單元3: 可靠性和維護

• 可靠性、可用性和可維護性
• 失效和修復時間的分佈
• MTBF和MTTR的確定
• 可靠性模型
• 系統可靠性的確定
• 預防性維護和更換

F節: 工業工程

單元1: 產品設計與開發

良好產品設計的原則，公差設計；質量和成本考慮；產品生命週期；標準化、簡化、多樣化、價值工程和分析，並行工程；生產方案的比較。

單元2: 作業系統設計

• 泰勒的科學管理，吉爾佈雷思的貢獻
• 生產率——概念和測量
• 方法研究，微動作研究，動作經濟原則
• 工作測量 −
  • 時間研究
  • 工作抽樣
  • 標準資料
  • PMTS
• 人體工程學
• 職務評價，績效考核，激勵計劃和工資管理

單元3: 工廠設計

• 工廠選址因素和備選地點的評估
• 各種工廠佈局及其評估
• 計算機輔助佈局設計技術
• 裝配線平衡
• 物料搬運系統

G節: 運籌學與運作管理

單元1: 運籌學

• 線性規劃 −
  • 問題構成
  • 單純形法
  • 對偶性和靈敏度分析
• 運輸模型和分配模型
• 網路流模型，約束最佳化和拉格朗日乘子
• 馬爾可夫排隊模型
• 動態規劃
• 模擬——製造應用

單元2: 工程經濟與成本核算

• 基礎成本會計和折舊方法

• 盈虧平衡分析，資本投資評估技術，財務報表，時間-成本權衡，資源平衡

單元3: 生產控制

• 預測技術 −
  • 因果模型和時間序列模型
  • 移動平均
  • 指數平滑
  • 趨勢
  • 季節性
• 總生產計劃
• 主生產計劃
• 物料需求計劃和製造資源計劃
• 路徑規劃、排程和優先排程
• 推式和拉式生產系統，JIT製造系統的概念
• 物流、配送和供應鏈管理
• 庫存 −
  • 功能
  • 成本
  • 分類
  • 確定性庫存模型
  • 數量折扣
• 永續盤存制和定期盤存制

單元4: 專案管理

• PERT
• CPM

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