智能制造技术(周庆辉)

本书主要介绍了智能制造的概念和发展现状，智能制造模式、技术体系与技术特征，智能设计技术，智能制造工艺，智能制造信息技术，智能监测、诊断与控制，智能制造系统，智能制造装备，智能工厂等相关知识。本书各章章首以思维导图的方式给出了知识框架，便于读者直观地了解各章内容体系；配套了课件、习题答案等电子资源，读者可扫描封底和每章末的二维码查看。本书旨在帮助读者了解智能制造的相关概念和原理，进一步掌握智能制造内涵和发展，助力智能制造应用型人才的培养。 本书可作为高等院校智能制造及相关专业的教材，也可供智能制造相关领域的技术人员参考。

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第1章　智能制造概述 1 1.1　智能制造及相关概念 3 1.1.1　智能制造的定义 3 1.1.2　智能制造技术 3 1.1.3　智能制造系统 4 1.2　智能制造的发展 4 1.2.1　智能制造的发展现状 4 1.2.2　智能制造的发展趋势 6 1.3　智能制造模式和技术体系 8 1.3.1　协同制造模式 9 1.3.2　流程型智能制造 9 1.3.3　远程运维服务模式 10 1.4　智能制造技术特征 11 1.4.1　自动化制造 11 1.4.2　智能化制造 12 1.4.3　网络化制造 13 本章小结 13 思考题 13 第2章　智能设计技术 14 2.1　数字化设计 14 2.1.1　物理工厂数字化 15 2.1.2　系统能力可视化 16 2.1.3　展望工业元宇宙 17 2.2　智能CAD系统及设计方法 18 2.2.1　智能设计产生与发展 18 2.2.2　智能设计层次 19 2.2.3　智能设计特点 19 2.2.4 设计方法 20 2.2.5　智能CAD系统的开发途径 24 2.3　基于数字孪生的产品设计与虚拟样机 25 2.3.1　数字孪生的概念 25 2.3.2　数字孪生技术 26 2.3.3　数字孪生与机电一体化概念设计 27 2.3.4　虚拟样机技术 29 本章小结 36 思考题 36 第3章　智能制造工艺 38 3.1　数控加工工艺 39 3.1.1　数控加工工艺介绍 39 3.1.2　车削加工工艺 40 3.1.3　加工中心加工工艺 46 3.2　智能加工工艺 50 3.2.1　智能切削技术的内涵与流程 50 3.2.2　智能切削加工过程中的关键技术 52 3.2.3　智能加工技术在切削过程中的应用 66 3.3　制造加工过程的智能预测 70 3.3.1　智能预测系统 70 3.3.2　基于加工误差传递网络的工序质量智能预测 72 3.3.3　基于磨削的智能预测系统 74 3.4　智能制造数据库及其建模 76 3.4.1　数据库基础知识 76 3.4.2　概念模型与E-R图 79 3.4.3　概念模型和逻辑模型的转换规则及实例 79 3.4.4　关系模型与关系规范化理论 81 3.4.5　数据库设计过程 81 本章小结 82 思考题 83 第4章　智能制造信息技术 84 4.1　云计算与大数据 85 4.1.1　云计算的定义 85 4.1.2　云计算的分类 87 4.1.3　云计算与大数据的关系 88 4.1.4　云计算大数据平台的主要技术框架 88 4.2　工业物联网技术 90 4.2.1　物联网的定义 90 4.2.2　物联网的体系结构 90 4.2.3　工业物联网中的关键技术 91 4.2.4　工业物联网的应用 91 4.3　智能制造与信息物理系统 93 4.3.1　信息物理系统的定义 93 4.3.2　信息物理系统的体系结构 94 4.3.3　信息物理系统的特征 96 4.3.4　信息物理系统与智能制造 96 4.4　虚拟现实与人工智能技术 97 4.4.1　虚拟现实与人工智能的定义及特点 97 4.4.2　虚拟现实在智能制造中的应用 100 4.5　智能制造的信息安全技术 102 4.5.1　智能制造信息安全技术 102 4.5.2　智能制造中工控系统网络信息安全 103 4.5.3　智能制造中云安全与大数据安全 104 本章小结 104 思考题 105 第5章　智能监测、诊断与控制 106 5.1　概述 107 5.2　智能监测 108 5.2.1　智能传感器 108 5.2.2　智能终端 111 5.2.3　机器视觉 114 5.3　智能诊断 125 5.3.1　故障智能诊断的发展 125 5.3.2　故障智能诊断方法 126 5.3.3　智能制造系统的故障诊断 129 5.3.4　故障智能诊断案例 130 5.4　智能控制 136 5.4.1　智能控制的概念及发展 136 5.4.2　智能控制的研究工具 137 5.4.3　智能控制的主要控制形式 138 本章小结 140 思考题 141 第6章　智能制造系统 142 6.1　概述 143 6.2　智能制造系统体系架构 145 6.2.1　智能制造系统体系的总体架构 145 6.2.2　智能制造系统的特征 146 6.2.3　智能制造系统的优点 147 6.3　智能制造系统调度控制 147 6.3.1　流水排序调度算法 148 6.3.2　非流水排序调度算法 149 6.4　智能制造系统供应链管理 152 6.4.1　制造业供应链管理概念 152 6.4.2　智能供应链管理 153 6.4.3　多智能体在供应链中的应用 157 6.5　智能制造服务系统 160 6.5.1　智能服务系统 160 6.5.2　智能管理系统 161 本章小结 165 思考题 165 第7章　智能制造装备 166 7.1　概述 167 7.2　智能数控机床 168 7.2.1　智能数控机床关键技术 169 7.2.2　智能数控机床介绍 170 7.3　工业机器人 174 7.3.1　工业机器人的概念 175 7.3.2　工业机器人的发展 176 7.3.3　工业机器人的组成 176 7.3.4　工业机器人的分类和选用 181 7.4　3D打印装备 184 7.4.1　基本概念 184 7.4.2　常用3D打印的原理 185 7.4.3　3D打印的市场及应用 189 7.5　智能生产线 191 7.5.1　智能生产线简介 191 7.5.2　智能生产线的架构 192 7.5.3　智能生产线关键技术 193 7.5.4　智能生产线案例 194 7.6　智能物流 195 7.6.1　智能物流简介 195 7.6.2　智能物流的架构 196 7.6.3　智能物流关键技术 196 7.6.4　智能物流装备 197 本章小结 201 思考题 201 第8章　智能工厂 202 8.1　概述 203 8.2　制造执行系统（MES） 204 8.2.1　MES简介 204 8.2.2　MES分类 204 8.2.3　MES特点与功能 205 8.2.4　发展趋势 205 8.3　制造运营管理系统（MOM） 205 8.3.1　MOM简介 205 8.3.2　MOM工具特性和功能 206 8.3.3　MOM与MES的区别 206 8.3.4　MOM的发展 208 8.4　智能工厂 208 8.4.1　智能工厂的基本架构 208 8.4.2　智能工厂的信息系统架构 211 8.4.3　智能工厂的基本特征 212 8.4.4　数字化工厂案例 214 本章小结 217 思考题 217 参考文献 218