智能制造(技术系统及典型应用)

本书分三篇论述了智能 制造的理论框架、关键技术 和系统实施方法。第1篇介 绍了智能制造的发展历程、 内涵与特征、体系架构及典 型企业的架构解析，讨论了 智能制造能力成熟度模型与 评估方法；第2篇介绍了智 能制造的核心技术，包括信 息采集与数据处理、数字化 设计制造、建模与仿真、数 字孪生、先进制造与机器人 应用、工业大数据、工业软 件与知识工程等；第3篇介 绍了智能制造系统的工程化 实施方法、智能工厂与生产 管控平台，讨论了我国航空 工业数字化、智能化技术的 深度应用和工程实践，展望 了智能制造的发展趋势。 本书可作为智能制造相 关专业课程的教材和工业企 业智能制造专题培训的配套 教材，也可作为从事智能制 造相关领域专业人员的技术 参考书。

张和明,清华大学自动化系工业智能与系统研究所，教授，博士生导师。长期深耕企业信息化与智能制造领域，主持完成了国家自然科学基金、863、重点研发、国际合作项目30余项，发表学术论文150余篇，出版著作2部。获CAA高等教育教学成果一等奖1项，省部级科技进步二等奖4项。

第1篇 智能制造基础 引言 第1章 工业智能化的技术发展概况 1.1 工业化和信息化的发展概况 1.1.1 工业化的历程 1.1.2 两化融合进程 1.2 数字化装备与数控技术 1.2.1 计算机数控技术及数控设备 1.2.2 自动编程系统 1.2.3 工业控制系统 1.3 数字化设计和制造技术 1.3.1 数字化设计技术 1.3.2 数字化管理技术 1.3.3 数字化制造技术 1.3.4 数字化设计制造系统集成技术 1.4 智能制造的技术发展 1.4.1 智能制造的内涵 1.4.2 智能互联与感知技术 1.4.3 工业大数据智能处理 1.4.4 智能MES/MOM 1.4.5 数字孪生技术 参考文献 第2章 世界典型国家的智能制造体系架构 2.1 新兴信息技术推动制造业的数字化转型 2.2 智能制造的转型战略、体系结构及解决方案 2.2.2 美国智能制造生态系统和工业互联网参考体系结构 2.2.3 我国智能制造系统体系架构 2.2.4 各种智能制造体系的合作与互操作 2.3 结论 参考文献 第3章 中国航空工业集团智能制造架构解析 3.1 中国航空工业集团开展智能制造顶层规划的背景和历程 3.1.1 航空制造业的特点及航空装备特征分析 3.1.2 航空装备研发生产面临的形势和需求 3.1.3 智能制造架构研究过程和成果 3.2 航空智能制造的典型特征和关键要素 3.2.1 航空智能制造的典型特征 3.2.2 航空智能制造的关键要素 3.3 航空工业智能制造架构及分解 3.3.1 总架构 3.3.2 企业联盟层架构 3.3.3 企业管理层架构 3.3.4 生产管理层架构 3.3.5 控制执行层架构 3.4 中国航空工业集团智能制造实施要点 3.4.1 建立一个创新中心 3.4.2 突破三大关键技术 3.4.3 落实七项行动计划 3.5 智能制造架构在企业智能制造实践中的应用 3.5.1 智能工厂建设实践中智能制造架构的应用 3.5.2 智能车间/生产线建设实践中智能制造架构的应用 第4章 智能制造能力成熟度模型及应用 4.1 模型提出的背景及研究过程和成果 4.1.1 模型提出的背景 4.1.2 模型研究过程和成果 4.2 模型的构成 4.2.1 成熟度等级 4.2.2 能力要素 4.2.3 成熟度要求及其递进关系 4.3 智能制造能力成熟度评估方法 4.3.1 评估内容 4.3.2 评估过程 4.3.3 等级判定方法 4.4 模型在制造企业中的应用 4.4.1 模型对制造企业的应用价值 4.4.2 制造企业应用模型的具体场合 4.4.3 案例分析——昌飞公司智能仓储配送中心 4.4.4 案例分析——庆安公司MES 参考文献 第2篇 智能制造技术 引言 第5章 信息采集与数据处理技术 5.1 信号中的信息 5.1.1 信号的生存域 5.1.2 传感器与信号转换 5.1.3 信号的采集与加工 5.2 物理世界与网络世界中的数据流 5.2.1 嵌入式系统与设备间的信息互联 5.2.2 直接测量与软测量技术 5.2.3 时间序列分析与智能感知 5.3 可解释的状态感知技术 5.3.1 测量中的数据可视化 5.3.2 数据的相关与因果 5.3.3 时间序列与可解释人工智能 参考文献 第6章 产品数字化设计制造技术 6.1 产品数字化建模技术 6.1.1 数字化建模技术 6.1.2 产品的数字化模型表示方法 6.1.3 基于MBD的产品数字化定义 6.2 产品数字化设计方法 6.2.1 CAx/DFx 6.2.2 产品模块化设计 6.2.3 并行协同设计 6.3 单一产品数据源构建方法 6.3.1 基本思想 6.3.2 单一产品数据源技术 6.4 产品生命周期集成技术 6.4.1 产品生命周期管理的技术框架 6.4.2 产品结构与构型管理 6.4.3 xBOM集成 6.4.4 C4P应用系统集成技术 6.5 应用案例 6.5.1 波音飞机数字化设计制造案例 6.5.2 西门子公司数字化设计制造案例 参考文献 第7章 产品设计与制造的仿真技术 7.1 仿真技术基础 7.1.1 计算流体动力学方法 7.1.2 有限元方法 7.1.3 无网格方法 7.2 产品设计仿真技术 7.2.1 基于接口的CAE联合仿真技术 7.2.2 分布式仿真技术 7.2.3 基于HLA总线的协同仿真应用 7.3 制造工艺过程仿真技术 7.3.1 制造工艺过程模拟仿真的特点 7.3.2 制造工艺过程模拟仿真的应用举例 7.4 生产系统的建模与仿真 7.4.1 生产系统建模与仿真的特点 7.4.2 生产系统仿真的应用案例 参考文献 第8章 数字孪生及飞机制造应用