智能制造概论

第1章　绪论 1
1.1  智能制造的概念及意义 2
1.1.1  智能制造的概念 2
1.1.2  智能制造的意义 3
1.2  国内外智能制造发展现状 4
1.2.1  智能制造的发展历程 4
1.2.2  美国智能制造发展 5
1.2.3  德国智能制造发展 6
1.2.4  英国智能制造发展 8
1.2.5  法国智能制造发展 8
1.2.6  日本智能制造发展 9
1.2.7  韩国智能制造发展 9
1.2.8  加拿大智能制造发展 10
1.2.9  中国智能制造发展 10
本章小结 12
思考题 12
第2章  智能制造基本理论 13
2.1  智能制造的内涵、特征、范式及技术机理 14
2.1.1  智能制造的内涵 14
2.1.2  智能制造的特征 15
2.1.3  智能制造的基本范式 16
2.1.4  智能制造的技术机理 18
2.2  智能制造关键技术 20
2.2.1  物联网技术 20
2.2.2  工业大数据技术 21
2.2.3  人工智能 21
2.2.4  工业互联网 21
2.2.5  数字孪生技术 21
2.2.6  增材制造技术 22
2.2.7  机器人技术 22
2.2.8  信息化系统 22
2.3  智能制造架构模型 23
2.3.1  德国工业4.0参考架构（RAMI 4.0） 23
2.3.2  美国工业互联网参考架构（IIRA） 24
2.3.3  NIST智能制造生态系统 26
2.3.4  日本工业价值链参考架构 27
2.3.5  中国智能制造标准体系架构 27
2.4  智能制造发展趋势 30
本章小结 32
思考题 32
第3章  先进制造技术 33
3.1  先进制造技术的内涵及体系结构 35
3.1.1  先进制造技术的提出背景 35
3.1.2  先进制造技术的定义及特点 36
3.1.3  先进制造技术的体系结构 37
3.1.4  先进制造技术的关键技术 39
3.1.5  先进制造技术的应用 40
3.1.6  先进制造技术的发展趋势 42
3.2  增材制造技术 43
3.2.1  增材制造技术的基本原理及特点 44
3.2.2  增材制造技术的发展历程 46
3.2.3  增材制造技术的分类及主要方法 46
3.2.4  增材制造技术的关键技术 53
3.2.5  增材制造技术的应用领域 54
3.2.6  增材制造技术的发展趋势 58
3.3  数字化制造技术 58
3.3.1  数字化制造技术的定义及内涵 59
3.3.2  数字化制造技术的发展历程 60
3.3.3  数字化制造技术的关键技术 61
3.3.4  数字化制造技术的主要内容 62
3.3.5  数字化制造技术的应用领域 64
3.3.6  数字化制造技术的发展趋势 67
3.4  绿色制造技术 68
3.4.1  绿色制造技术的定义及内涵 68
3.4.2  绿色制造技术的发展 69
3.4.3  绿色制造技术的内容 71
3.4.4  绿色制造技术的应用 73
3.4.5  绿色制造技术的发展趋势 75
3.5  虚拟制造技术 76
3.5.1  虚拟制造技术的定义 76
3.5.2  虚拟制造技术的发展 76
3.5.3  虚拟制造技术的分类及特点 77
3.5.4  虚拟制造技术的关键技术 78
3.5.5  虚拟制造技术的应用领域 78
3.6  纳米制造技术 79
3.6.1  纳米制造的定义 80
3.6.2  纳米制造的发展 80
3.6.3  纳米制造的分类 81
3.6.4  纳米制造技术的应用领域 84
3.6.5  纳米制造技术的发展趋势与挑战 85
3.7  云制造技术 86
3.7.1  云制造技术的定义及特征 86
3.7.2  云制造技术的关键技术 87
3.7.3  云制造技术的应用方向 88
3.7.4  云制造技术的研究方向 89
本章小结 90
思考题 90
第4章  工业智能软件 91
4.1  概述 92
4.1.1  工业软件的定义 92
4.1.2  工业软件的分类 92
4.2  企业资源计划（ERP） 93
4.2.1  ERP的定义 93
4.2.2  ERP的发展历程 95
4.2.3  ERP的体系架构与功能 101
4.2.4  ERP实施方法 105
4.2.5  典型的ERP系统 106
4.3  制造执行系统（MES） 111
4.3.1  MES的定义 111
4.3.2  MES的发展历程 112
4.3.3  MES的体系架构 113
4.3.4  典型MES应用案例 115
4.3.5  MES的发展趋势 118
4.4  产品全生命周期管理（PLM） 119
4.4.1  PLM的定义 119
4.4.2  PLM的发展历程 120
4.4.3  PLM的功能 121
4.4.4  PLM的系统框架 123
4.4.5  典型PLM应用案例 125
4.4.6  PLM的发展趋势 126
本章小结 129
思考题 129
第5章  计算机集成制造系统 130
5.1  计算机集成制造系统（CIMS） 132
5.1.1  CIMS的定义 132
5.1.2  CIMS的发展历程 133
5.1.3  CIMS的系统构成 133
5.1.4  CIMS的递阶控制结构 135
5.1.5  CIMS的技术构成 137
5.1.6  CIMS的发展趋势 137
5.2  智能CAD技术 138
5.2.1  智能CAD技术的发展 138
5.2.2  智能CAD系统 140
5.2.3  智能CAD系统的实现方法 141
5.2.4  智能CAD技术的应用及开发 142
5.3  智能CAPP技术 149
5.3.1  概述 149
5.3.2  智能CAPP的发展 150
5.3.3  智能CAPP系统 152
5.3.4  智能CAPP关键技术 154
5.3.5  智能CAPP的开发案例 154
5.4  CAM技术 161
5.4.1  概述 161
5.4.2  CAM软件的发展 161
5.4.3  CAM软件的应用 165
5.4.4  CAD/CAPP/CAM系统集成 166
5.5  柔性制造系统（FMS） 170
5.5.1  FMS的发展历程 170
5.5.2  FMS的基本概念 171
5.5.3  FMS的组成 172
5.5.4  FMS的控制系统 173
5.5.5  FMS的分类 175
5.5.6  FMS的发展趋势 176
5.5.7  FMS的生产运作与管理 176
本章小结 179
思考题 179
第6章  新一代智能制造信息支撑技术 180
6.1  智能传感技术 182
6.1.1  传感器 182
6.1.2  智能传感器 183
6.1.3  智能传感器的特点 184
6.1.4  智能传感器的功能 185
6.1.5  智能传感器的关键技术 186
6.1.6  智能传感技术在智能制造中的应用 187
6.1.7  智能传感技术的发展趋势 190
6.2  物联网与工业物联网 190
6.2.1  物联网 191
6.2.2  工业物联网 197
6.3  工业互联网 200
6.3.1  工业互联网内涵 201
6.3.2  工业互联网体系架构 201
6.3.3  工业互联网关键技术 208
6.3.4  工业互联网的应用 210
6.3.5  工业互联网的发展趋势 210
6.4  人工智能 212
6.4.1  人工智能的概念 212
6.4.2  人工智能的发展历程 212
6.4.3  人工智能的关键技术 214
6.4.4  人工智能的应用 217
6.4.5  人工智能的发展趋势 218
6.5  大数据与工业大数据 220
6.5.1  大数据 220
6.5.2  工业大数据 227
6.5.3  工业大数据与智能制造 231
6.5.4  工业大数据与工业互联网 231
6.6  云计算与边缘计算 232
6.6.1  云计算 232
6.6.2  边缘计算 240
6.6.3  边缘计算与云计算的协同 242
6.6.4  边云协同在智能制造中的应用 243
6.7  虚拟现实/增强现实/混合现实技术 244
6.7.1  虚拟现实技术 244
6.7.2  增强现实技术 247
6.7.3  混合现实技术 250
6.7.4  VR/AR/MR与智能制造 251
6.8  数字孪生与工业数字孪生 252
6.8.1  数字孪生 252
6.8.2  工业数字孪生 257
6.8.3  数字孪生与智能制造 260
本章小结 263
思考题 264
第7章  智能制造中的智能装备 265
7.1  智能机床 266
7.1.1  数控机床 266
7.1.2  智能机床技术 270
7.1.3  智能机床与智能制造 274
7.2  工业机器人 275
7.2.1  工业机器人的发展历程 275
7.2.2  工业机器人的定义和特点 277
7.2.3  工业机器人的分类 278
7.2.4  工业机器人的组成 281
7.2.5  工业机器人的主要技术参数 283
7.2.6  工业机器人在智能制造中的应用 284
7.2.7  工业机器人的发展趋势 287
7.3  智能物流设备 288
7.3.1  智能物流设备分类 288
7.3.2  AGV系统 289
7.3.3  智能仓储系统 297
本章小结 302
思考题 302
第8章  智能工厂 303
8.1  数字化工厂与智能工厂 304
8.1.1  数字化工厂 304
8.1.2  智能工厂 307
8.2  CPS与CPPS 308
8.2.1  CPS 308
8.2.2  CPPS 310
8.3  智能工厂的三项集成 313
8.4  智能工厂的特征 314
8.5  智能工厂的架构与建设模式 315
8.5.1  智能工厂的基本架构 315
8.5.2  智能工厂主要建设模式 318
8.6  智能工厂的实例 320
本章小结 331
思考题 331
参考文献 332