智能制造技术导论（微课版）-图书-人邮教育社区

内容摘要

本书较为全面地介绍了智能制造系统。全书共6章，主要介绍智能制造、制造系统、智能制造系统的概念与内涵，智能制造系统的自动化和信息化，智能制造系统的核心技术如智能决策、智能服务、智能工厂、智能物流、智能产品等，智能制造系统的支撑技术如智能硬件技术、智能识别技术、智能信息技术。每章还提供相关案例和思考练习，帮助读者巩固所学内容。本书内容精练、语言通顺、概念性强、案例翔实，可作为高校智能制造专业的教材使用，也可为有志于从事智能制造工作的读者提供理论参考。

前言

党的二十大报告提出“推进新型工业化，加快建设制造强国”和“推动制造业高端化、智能化、绿色化发展”。智能制造已成为制造业的重要发展趋势，促进了新的生产管理方式、商业运营模式、产业发展形态的形成，对全球工业的产业格局带来重大的影响。本书以满足高校机械工程、电气工程等相关专业学生的专业素质教育需要为目的，以智能制造和新工科建设为背景，主要面向高校学生，深入浅出地阐述智能制造的概念与内涵、核心技术、典型应用与支撑技术。
本书以智能制造为重点进行讲解，主要包括6章内容；第1章主要介绍智能制造的概念与内涵、制造系统的概念和发展，使读者对制造有一个基本的了解；第2章主要介绍智能制造系统的概念和体系架构，以及智能制造系统的自动化和信息化两大特征，让读者对智能制造系统有一个全面的认识；第3～5章主要介绍智能制造的核心技术，如智能决策、智能服务、智能工厂、智能物流等；第6章主要介绍智能制造的支撑技术，包含硬件技术、识别技术、信息技术，如工业机器人、工业互联网、工业大数据等。
本书由张小红、杨帅、于建明任主编，孙炳孝、姚薇任副主编。本书的编写得到了诸多公司有关领导、工程技术人员和教师的支持与帮助，在此一并表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，书中不妥或疏漏之处在所难免，殷切希望广大读者批评指正。

第1章　绪论………………………………………………………………………………… 1
1.1　智能制造 ……………………………………………………………………………………………… 1
1.1.1　智能 ……………………………………………………………………………………………… 2
1.1.2　智能制造 ………………………………………………………………………………………… 2
1.1.3　智能制造的典型特征 …………………………………………………………………………… 3
1.1.4　智能制造的构成及作用 ………………………………………………………………………… 3
1.1.5　智能制造的体系架构 …………………………………………………………………………… 5
1.2　制造系统的发展 ……………………………………………………………………………………… 8
1.2.1　制造系统的发展历史与现状 …………………………………………………………………… 8
1.2.2　制造系统研究和应用领域的发展趋势 ……………………………………………………… 12
1.3　典型案例 …………………………………………………………………………………………… 13
1.4　拓展阅读 …………………………………………………………………………………………… 14
讨论与交流 ………………………………………………………………………………………………… 23
本章小结 …………………………………………………………………………………………………… 23
思考与练习 ………………………………………………………………………………………………… 23

第2章　智能制造系统………………………………………………………………………25
2.1　智能制造系统概述 ………………………………………………………………………………… 25
2.1.1　智能制造系统的定义 ………………………………………………………………………… 25
2.1.2　智能制造系统的架构 ………………………………………………………………………… 26
2.1.3　智能制造系统的特点 ………………………………………………………………………… 29
2.1.4　智能制造系统的典型特征 …………………………………………………………………… 29
2.2　智能制造系统的自动化 …………………………………………………………………………… 30
2.2.1　自动化制造系统概述 ………………………………………………………………………… 30
2.2.2　自动化制造系统分类 ………………………………………………………………………… 30
2.2.3　自动化制造系统组成 ………………………………………………………………………… 40
2.2.4　自动化制造系统总体设计 …………………………………………………………………… 48
2.2.5　自动化制造系统分系统设计 ………………………………………………………………… 52
2.3　智能制造系统的信息化 …………………………………………………………………………… 55
2.3.1　信息化制造系统概述 ………………………………………………………………………… 55
2.3.2　信息化制造系统构成 ………………………………………………………………………… 55
2.3.3　制造系统的计划管理系统 …………………………………………………………………… 59
2.3.4　制造系统的调度控制系统 …………………………………………………………………… 64
2.4　典型案例 …………………………………………………………………………………………… 67
2.5　拓展阅读 …………………………………………………………………………………………… 70
讨论与交流 ………………………………………………………………………………………………… 74
本章小结 …………………………………………………………………………………………………… 74
思考与练习 ………………………………………………………………………………………………… 74

第３章　智能制造之智能决策……………………………………………………………77
3.1　智能决策的定义 …………………………………………………………………………………… 77
3.2　智能决策的技术特征 ……………………………………………………………………………… 81
3.2.1　数据驱动技术 ………………………………………………………………………………… 81
3.2.2　决策支持技术 ………………………………………………………………………………… 82
3.2.3　知识推理技术 ………………………………………………………………………………… 83
3.2.4　人机交互技术 ………………………………………………………………………………… 85
3.3　智能决策的典型应用 ……………………………………………………………………………… 86
3.3.1　生产运行管理 ………………………………………………………………………………… 86
3.3.2　协同工艺设计 ………………………………………………………………………………… 87
3.3.3　先进计划与调度 ……………………………………………………………………………… 88
3.3.4　物流优化管理 ………………………………………………………………………………… 90
3.3.5　质量精确控制 ………………………………………………………………………………… 92
3.4　典型案例 …………………………………………………………………………………………… 93
3.5　拓展阅读 …………………………………………………………………………………………… 95
讨论与交流 ………………………………………………………………………………………………… 97
本章小结 …………………………………………………………………………………………………… 97
思考与练习 ………………………………………………………………………………………………… 97

第４章　智能制造之智能服务……………………………………………………………99
4.1　智能服务的定义 …………………………………………………………………………………… 99
4.2　智能服务的关键技术 ……………………………………………………………………………… 101
4.2.1　识别技术 ……………………………………………………………………………………… 101
4.2.2　实时定位系统 ………………………………………………………………………………… 102
4.2.3　信息物理融合系统 …………………………………………………………………………… 102
4.2.4　网络安全技术 ………………………………………………………………………………… 103
4.2.5　协同系统服务技术 …………………………………………………………………………… 105
4.3　智能服务的典型案例 ……………………………………………………………………………… 106
4.3.1　个性化定制 …………………………………………………………………………………… 106
4.3.2　产品远程运维 ………………………………………………………………………………… 108
4.3.3　设备运行监控 ………………………………………………………………………………… 109
4.3.4　装备异常监测 ………………………………………………………………………………… 109
4.4　智能服务的发展趋势与重点研究领域 …………………………………………………………… 110
4.4.1　智能制造服务的发展趋势 …………………………………………………………………… 110
4.4.2　智能制造服务的重点研究领域 ……………………………………………………………… 110
4.5　典型案例 …………………………………………………………………………………………… 111
4.6　拓展阅读 …………………………………………………………………………………………… 112
讨论与交流 ………………………………………………………………………………………………… 114
本章小结 …………………………………………………………………………………………………… 114
思考与练习 ………………………………………………………………………………………………… 115

第５章　智能制造的典型应用………………………………………………………… 117
5.1　智能工厂 …………………………………………………………………………………………… 117
5.1.1　智能工厂概述 ………………………………………………………………………………… 117
5.1.2　智能工厂的特征 ……………………………………………………………………………… 118
5.1.3　智能工厂的建设模式 ………………………………………………………………………… 118
5.1.4　智能工厂发展侧重环节 ……………………………………………………………………… 119
5.2　智能物流 …………………………………………………………………………………………… 121
5.2.1　智能物流的定义 ……………………………………………………………………………… 121
5.2.2　智能物流的技术 ……………………………………………………………………………… 122
5.2.3　智能物流的特点 ……………………………………………………………………………… 122
5.2.4　智能物流在国内外的应用 …………………………………………………………………… 123
5.3　智能产品 …………………………………………………………………………………………… 125
5.3.1　智能产品的定义 ……………………………………………………………………………… 125
5.3.2　智能产品的种类 ……………………………………………………………………………… 125
5.4　智能管理 …………………………………………………………………………………………… 126
5.4.1　智能管理的定义 ……………………………………………………………………………… 126
5.4.2　智能管理系统开发的特点 …………………………………………………………………… 127
5.5　典型案例 …………………………………………………………………………………………… 128
5.6　拓展阅读 …………………………………………………………………………………………… 129
讨论与交流 ………………………………………………………………………………………………… 130
本章小结 …………………………………………………………………………………………………… 130
思考与练习 ………………………………………………………………………………………………… 130

第６章　智能制造的支撑技术………………………………………………………… 132
6.1　智能硬件技术 ……………………………………………………………………………………… 132
6.1.1　工业机器人 …………………………………………………………………………………… 132
6.1.2　数控机床 ……………………………………………………………………………………… 140
6.1.3　智能仓储 ……………………………………………………………………………………… 146
6.2　智能识别技术 ……………………………………………………………………………………… 148
6.2.1　机器视觉技术 ………………………………………………………………………………… 148
6.2.2　射频识别技术 ………………………………………………………………………………… 155
6.2.3　工业互联网 …………………………………………………………………………………… 160
6.2.4　智能传感器 …………………………………………………………………………………… 162
6.3　智能信息技术 ……………………………………………………………………………………… 165
6.3.1　工业大数据 …………………………………………………………………………………… 165
6.3.2　云计算和云服务技术 ………………………………………………………………………… 170
6.3.3　虚拟制造技术 ………………………………………………………………………………… 174
6.3.4　人工智能技术 ………………………………………………………………………………… 179
6.4　典型案例 …………………………………………………………………………………………… 186
6.5　拓展阅读 …………………………………………………………………………………………… 189
讨论与交流 ………………………………………………………………………………………………… 190
本章小结 …………………………………………………………………………………………………… 190
思考与练习 ………………………………………………………………………………………………… 190