智能制造概论

本书首先介绍了制造技术和智能制造的发展历程，讨论了智能制造的内涵与特征、构成要素和参考架构模型等智能制造技术基础，介绍了智能传感技术、工业互联网和物联网、大数据、云计算和边缘计算、虚拟现实/增强现实/混合现实技术、人工智能和数字孪生等新一代智能制造支撑技术；以智能工厂和智能生产为主题，并结合实际案例，讨论了横向集成、纵向集成和端到端集成三大集成技术，以及动态感知、实时分析、自主决策和精准执行四项功能应用使能技术；*后阐述了推进和实施智能制造的基本原则、发展阶段、演进范式、典型模式和具体步骤，展望了智能制造的未来。通过学习本书，读者可以了解智能制造发展的历程，理解和掌握智能制造的基础理论和关键技术，了解智能工厂和智能生产的构建及实现场景，并探讨智能制造的未来发展方向和技术路线。 本书可作为高等院校智能制造工程、机械工程及相关专业开设的智能制造概论、智能制造导论以及智能制造工程基础等课程的教材，也可作为智能制造其他课程教学和培训的参考书。

前言 第1章概述1 11制造技术发展简述1 111人类文明、工业革命与制造技术1 112制造技术的发展变迁4 12制造的永恒主题6 121制造业的地位及作用6 122“优质、高效、低耗、绿色、安全”的永恒主题6 13智能制造的发展历程7 131早期的研究与认识7 132智能制造内涵认识的发展8 133工业40时代智能制造的内涵8 14关于智能制造发展的国家战略9 141德国“工业40”和《国家工业战略2030》9 142美国工业互联网和先进制造业领导力战略12 143日本工业价值链和超智能社会5014 144中国制造202516 145各国智能制造发展特点比较19 15本课程的目标与内容20 151教学目标20 152各章内容安排21 思考题和习题21 第2章智能制造技术基础22 21智能制造的内涵与特征22 211制造系统及其构成22 212智能制造的内涵25 213智能制造的特征26 22智能制造的基本构成要素31 221智能设计31 222智能产品33 223智能生产35 224智能管理36 225智能服务39 23智能制造参考架构模型40 231参考架构模型概述40 232工业40参考架构模型42 233基于工业互联网参考架构的智能制造体系架构45 234智能制造生态系统模型48 235工业价值链参考架构和智能制造单元50 236智能制造三链模型53 思考题和习题56 第3章新一代智能制造支撑技术57 31智能传感技术57 311传感技术基础57 312制造工程中常用传感器的工作原理60 313智能传感器的特点63 314智能传感技术应用63 32工业互联网和物联网65 321工业互联网65 322物联网72 323基于5G的工业互联和工业物联76 33大数据77 331大数据、工业大数据与制造大数据77 332大数据分析和数据挖掘方法79 333大数据应用90 34云计算和边缘计算92 341云计算92 342边缘计算93 35人工智能94 351人工智能的概念和内涵94 352机器学习和深度学习97 353人工智能应用100 36虚拟现实/增强现实/混合现实技术101 361虚拟现实、增强现实和混合现实的基本概念101 362虚拟现实/增强现实/混合现实的关键技术102 363虚拟现实/增强现实/混合现实技术在智能制造中的应用103 37数字孪生104 371数字孪生的概念和内涵104 372数字孪生的使能技术104 373数字孪生应用实例105 思考题和习题106 第4章智能工厂和智能生产108 41从数字化工厂到智能工厂108 411数字化制造系统108 412从数字化工厂到智能工厂的发展110 413智能工厂的基本特征110 42智能工厂的核心与构成112 421数字化工厂112 422CPS和CPPS114 423工业40三大集成的技术实现118 43智能工厂建设架构与实现124 431智能工厂建设架构124 432智能工厂建设案例128 44智能生产130 441智能生产系统130 442智能生产中的功能集成实现技术136 443智能生产的场景及实现141 思考题和习题145 第5章智能制造演进范式与发展路径146 51推进和实施智能制造的基本原则146 511智能制造的“三要”原则146 512智能制造的“三不要”原则150 52智能制造的发展演进与路径159 521企业智能化发展阶段159 522智能制造演进范式159 523智能制造的典型模式161 524企业实施智能制造的具体步骤的建议162 53智能制造未来展望163 531未来制造的新形态和新特征163 532未来工厂的设想167 533展望169 思考题和习题169 参考文献170