智能製造技術

第1章　智慧製造概述 1
1.1　智慧製造及相關概念 3
1.1.1　智慧製造的定義 3
1.1.2　智慧製造技術 3
1.1.3　智慧製造系統 4
1.2　智慧製造的發展 4
1.2.1　智慧製造的發展現狀 4
1.2.2　智慧製造的發展趨勢 6
1.3　智慧製造模式和技術體系 8
1.3.1　協同製造模式 9
1.3.2　流程型智慧製造 9
1.3.3　遠端運維服務模式 10
1.4　智慧製造技術特徵 11
1.4.1　自動化製造 11
1.4.2　智慧化製造 12
1.4.3　網路化製造 13
本章小結 13
思考題 13

第2章　智慧設計技術 14
2.1　數字化設計 14
2.1.1　物理工廠數字化 15
2.1.2　系統能力視覺化 16
2.1.3　展望工業元宇宙 17
2.2　智慧CAD系統及設計方法 18
2.2.1　智慧設計產生與發展 18
2.2.2　智慧設計層次 19
2.2.3　智慧設計特點 19
2.2.4 設計方法 20
2.2.5　智慧CAD系統的開發途徑 24
2.3　基於數字孿生的產品設計與虛擬樣機 25
2.3.1　數字孿生的概念 25
2.3.2　數字孿生技術 26
2.3.3　數字孿生與機電一體化概念設計 27
2.3.4　虛擬樣機技術 29
本章小結 36
思考題 36

第3章　智慧製造工藝 38
3.1　數控加工工藝 39
3.1.1　數控加工工藝介紹 39
3.1.2　車削加工工藝 40
3.1.3　加工中心加工工藝 46
3.2　智能加工工藝 50
3.2.1　智慧切削技術的內涵與流程 50
3.2.2　智慧切削加工過程中的關鍵技術 52
3.2.3　智慧加工技術在切削過程中的應用 66
3.3　製造加工過程的智慧預測 70
3.3.1　智慧預測系統 70
3.3.2　基於加工誤差傳遞網路的工序品質智慧預測 72
3.3.3　基於磨削的智慧預測系統 74
3.4　智慧製造數據庫及其建模 76
3.4.1　數據庫基礎知識 76
3.4.2　概念模型與E-R圖 79
3.4.3　概念模型和邏輯模型的轉換規則及實例 79
3.4.4　關係模型與關係規範化理論 81
3.4.5　數據庫設計過程 81
本章小結 82
思考題 83

第4章　智慧製造信息技術 84
4.1　雲計算與大數據 85
4.1.1　雲計算的定義 85
4.1.2　雲計算的分類 87
4.1.3　雲計算與大數據的關係 88
4.1.4　雲計算大數據平臺的主要技術框架 88
4.2　工業物聯網技術 90
4.2.1　物聯網的定義 90
4.2.2　物聯網的體系結構 90
4.2.3　工業物聯網中的關鍵技術 91
4.2.4　工業物聯網的應用 91
4.3　智慧製造與信息物理系統 93
4.3.1　信息物理系統的定義 93
4.3.2　信息物理系統的體系結構 94
4.3.3　信息物理系統的特徵 96
4.3.4　信息物理系統與智慧製造 96
4.4　虛擬實境與人工智慧技術 97
4.4.1　虛擬實境與人工智慧的定義及特點 97
4.4.2　虛擬實境在智慧製造中的應用 100
4.5　智慧製造的信息安全技術 102
4.5.1　智慧製造信息安全技術 102
4.5.2　智慧製造中工控系統網路信息安全 103
4.5.3　智慧製造中雲安全與大數據安全 104
本章小結 104
思考題 105

第5章　智慧監測、診斷與控制 106
5.1　概述 107
5.2　智慧監測 108
5.2.1　智慧感測器 108
5.2.2　智慧終端機 111
5.2.3　機器視覺 114
5.3　智慧診斷 125
5.3.1　故障智慧診斷的發展 125
5.3.2　故障智慧診斷方法 126
5.3.3　智慧製造系統的故障診斷 129
5.3.4　故障智慧診斷案例 130
5.4　智慧控制 136
5.4.1　智慧控制的概念及發展 136
5.4.2　智慧控制的研究工具 137
5.4.3　智慧控制的主要控制形式 138
本章小結 140
思考題 141

第6章　智慧製造系統 142
6.1　概述 143
6.2　智慧製造系統體系架構 145
6.2.1　智慧製造系統體系的總體架構 145
6.2.2　智慧製造系統的特徵 146
6.2.3　智慧製造系統的優點 147
6.3　智慧製造系統調度控制 147
6.3.1　流水排序調度演算法 148
6.3.2　非流水排序調度演算法 149
6.4　智慧製造系統供應鏈管理 152
6.4.1　製造業供應鏈管理概念 152
6.4.2　智慧供應鏈管理 153
6.4.3　多智慧體在供應鏈中的應用 157
6.5　智慧製造服務系統 160
6.5.1　智慧服務系統 160
6.5.2　智慧管理系統 161
本章小結 165
思考題 165

第7章　智慧製造裝備 166
7.1　概述 167
7.2　智能數控機床 168
7.2.1　智慧數控機床關鍵技術 169
7.2.2　智慧數控機床介紹 170
7.3　工業機器人 174
7.3.1　工業機器人的概念 175
7.3.2　工業機器人的發展 176
7.3.3　工業機器人的組成 176
7.3.4　工業機器人的分類和選用 181
7.4　3D列印裝備 184
7.4.1　基本概念 184
7.4.2　常用3D列印的原理 185
7.4.3　3D列印的市場及應用 189
7.5　智能生產線 191
7.5.1　智能生產線簡介 191
7.5.2　智能生產線的架構 192
7.5.3　智慧生產線關鍵技術 193
7.5.4　智能生產線案例 194
7.6　智能物流 195
7.6.1　智能物流簡介 195
7.6.2　智能物流的架構 196
7.6.3　智慧物流關鍵技術 196
7.6.4　智能物流裝備 197
本章小結 201
思考題 201

第8章　智慧工廠 202
8.1　概述 203
8.2　製造執行系統（MES） 204
8.2.1　MES簡介 204
8.2.2　MES分類 204
8.2.3　MES特點與功能 205
8.2.4　發展趨勢 205
8.3　製造運營管理系統（MOM） 205
8.3.1　MOM簡介 205
8.3.2　MOM工具特性和功能 206
8.3.3　MOM與MES的區別 206
8.3.4　MOM的發展 208
8.4　智慧工廠 208
8.4.1　智慧工廠的基本架構 208
8.4.2　智慧工廠的信息系統架構 211
8.4.3　智慧工廠的基本特徵 212
8.4.4　數字化工廠案例 214
本章小結 217
思考題 217

參考文獻 218