图解智能工厂

1. 智能制造专业教师主笔，内容条例清晰、层次分明、语言简练、图文并茂、重点突出、详略得当； 2. 书中侧重智能工厂构建核心关键技术、原理层面上的介绍，更适合快速入门学习； 3. 书中包含多个智能工厂的典型案例，易学易懂； 4. 书中使用一些逻辑清晰、通俗易懂的图片对技术层面的知识进行表达和解释，使书本的可读性、趣味性更强。

围绕实现制造强国的战略目标，我国发布的“中国制造2025”提出了五大工程和十大领域。智能制造工程作为五大工程之一，成为国家全力打造制造强国的重要路径。智能制造水平对我国工业升级发展具有重要意义，《图解智能工厂》作为前沿技术科普图书，重点围绕智能工厂的热点技术和未来的发展方向进行详细讲解，采用图解形式对智能工厂进行系统梳理，可以使读者初步了解智能工厂的基本知识、宏观概念、基本框架、关键技术和典型行业应用，进而让读者对智能制造产生浓厚兴趣。
本书共7章。第1章简要介绍中国制造业现状、世界制造业的新模式、智能制造的未来发展趋势；第2章简要介绍智能制造的定义和特征，智能工厂的参考架构模型及总体架构；第3章介绍智能工厂的构成要素，以及各要素的功能特点；第4章介绍智能工厂的使能技术、智能设计、智能制造、生产管理、系统安全等方面的内容；第5章介绍生产过程监控、质量管理、设备故障预警、远程维护等；第6章介绍智能工厂的实施方法、实施步骤，以及i5智能制造实训中心实例；第7章介绍新一代智能制造、智能制造专业人才培养情况及实现智能制造的技术路线等内容。
智能工厂具有多学科交叉的特点，并且概念较为抽象，对其中知识点的理解容易造成一定的困难，为此，本书在编写过程中突出如下特色：
（1）便于初学者学习
本书作为前沿技术科普图书，避免了深奥的理论和技术，以通俗易懂的语言、生动有趣的图片、贴近工厂的实例，讲述智能工厂的相关技术，易学易懂。
（2）智能工厂的浓缩
本书基于沈阳工学院智能制造实训中心的三条柔性自动加工单元、智能仓储车间、柔性车间管控系统，将智能工厂的相关技术基础理论与实践结合起来，实现了理实融合的编写方式，形式更加新颖，更加具有针对性，同时，增加了可读性、真实性。
（3）案例典型，具有指导性
本书所采用的案例来源于“中国制造2025”的典型示范企业，在智能工厂建设方面，层次清晰，两化融合，图片资料丰富，对于未来从事智能制造领域的读者具有指导意义。
本书由沈阳工学院智能制造相关专业教师编写，具体分工如下：第1章由刘业峰编写，第2章由赵元编写，第3章由王丹编写，第4章由孙维堂编写，第5章由吕尧编写，第6、7章由穆德敏编写。全书由穆德敏统稿。
本书由沈阳工学院李康举、公丕国主审。在编写过程中，还得到了中国通用沈阳机床股份有限公司徐仲和周艳春、三一重型装备有限公司任延举、云科智能制造（沈阳）有限公司杨海波等专家的大力支持，在此表示衷心感谢！
本书编写过程中，还得到了编写单位很多教师和学生的热情帮助，在此表示诚挚的感谢！对于书中存在的不妥之处，敬请读者批评指正。

编著者

智能工厂技术已成为当今社会发展的焦点之一，掌握相关技术，实现知识更新的重要性日益凸显。为满足读者快速了解和掌握智能工厂基础知识的需求，本书以智能制造理念为起点，系统讲述了智能工厂的总体架构、各构成要素、关键技术等，使读者能够从总体上把握智能工厂的技术体系及发展脉络；此外，在各构成要素讲解方面，配有大量的应用实例，使内容更容易被理解，并提高读者的学习兴趣。本书在编写过程中力求图文并茂、语言通俗易懂，便于初学者使用。
本书作为前沿技术科普图书，可供机械设计、机电一体化及智能制造工程等专业师生，企业研发人员，生产管理人员，以及对智能工厂感兴趣的人群参考。

第1章	智能制造的背景	1
1.1　制造业的发展历程	1
1.1.1　国内制造业的发展历程	1
1.1.2　国外制造业的发展历程	3
1.2　国外智能制造国家战略	5
1.2.1　德国工业4.0	5
1.2.2　美国工业互联网	6
1.3　中国制造2025	8
1.4　智能制造的机遇与挑战	10
1.4.1　智能制造的机遇	10
1.4.2　智能制造的挑战	12
智海拾贝　制造大脑：制造运营管理（MOM）	14

第2章	智能工厂的总体框架	15
2.1　智能工厂的定义和特征	15
2.1.1　智能工厂的定义	15
2.1.2　智能工厂的特征	16
2.2　智能工厂功能划分	17
2.2.1　Scheer教授提出的智能工厂架构	17
2.2.2　智能工厂五个层级	18
2.3　智能工厂的核心	18
2.4　智能工厂的建设架构与实现	19
2.4.1　智能工厂的架构体系	19
2.4.2　数字信息化助跑智能工厂	21
2.5　智能工厂参考架构模型	23
智海拾贝　德国自动化工业标杆：西门子安贝格工厂	25

第3章	智能工厂的构成	27
3.1　智能工厂构成要素	27
3.2　智能工厂装备	27
3.2.1　智能数控机床	29
3.2.2　工业机器人	30
3.2.3　智能测量设备	31
3.2.4　智能刀具库	32
3.3　智能工厂管理系统	34
3.4　智能工厂控制系统	35
3.5　智能工厂物流系统	36
3.5.1　AGV	38
3.5.2　RGV	39
3.5.3　立体仓库堆垛机	41
3.5.4　自动分拣系统	41
3.5.5　射频识别技术	42
3.6　智能工厂仓储系统	43
3.7　智能工厂通信系统	44
3.7.1　智能工厂通信系统的功能划分	45
3.7.2　现场总线与国家标准	46
3.7.3　车间网络设计实例	46
3.8　智能工厂加工系统	48
3.9　智能工厂检测系统	50
智海拾贝　数字化制造车间：三一重工	51

第4章	智能工厂关键技术	53
4.1　智能工厂信息使能技术	53
4.1.1　物联网技术	53
4.1.2　工业大数据	56
4.1.3　云计算技术	58
4.1.4　人工智能技术	58
4.1.5　数字孪生技术	61
4.2　智能设计技术	62
4.2.1　计算机辅助设计	63
4.2.2　计算机辅助工程	64
4.2.3　计算机辅助制造	66
4.2.4　计算机辅助工艺设计	68
4.2.5　产品全生命周期管理	69
4.2.6　虚拟制造	70
4.3　智能装备与工艺技术	72
4.3.1　设备智能控制技术	74
4.3.2　智能加工处理过程	77
4.3.3　切削仿真的预测与优化	78
4.3.4　工况自检测	80
4.3.5　工艺知识自学习	80
4.3.6　制造过程自主决策及设备自律执行	82
4.4　智能生产管理技术	83
4.4.1　智能生产动态调度	83
4.4.2　智能物料及仓储管理	83
4.4.3　预测性制造技术	88
4.4.4　过程质量监控	89
4.5　智能安全技术	90
智海拾贝　基于OPC UA的通信接口标准	91

第5章	智能工厂运维	93
5.1　智能工厂运行	93
5.1.1　生产过程监控	93
5.1.2　产品质量管理及追溯	95
5.1.3　生产调度以及数据统计分析	96
5.2　智能工厂维护	98
5.2.1　设备故障预警	98
5.2.2　作业人员管理	98
5.2.3　数字化远程维护技术	99
5.3　智能工厂运维存在的困难	101
智海拾贝　沈阳工学院智能工厂运行维护	101

第6章	智能工厂的实施	103
6.1　智能工厂的实施路径	103
6.2　智能工厂的实施原则	108
6.2.1　推进智能制造的“三要三不要”原则	108
6.2.2　智能工厂的三个维度	109
6.3　智能工厂的实施	110
6.3.1　智能工厂的相关国家政策及六大方向	110
6.3.2　国内外智能工厂实施现状	111
6.3.3　智能工厂实施的步骤	112
6.4　机床行业智能工厂实施案例	116
智海拾贝　青岛某公司智能制造：互联工厂	132

第7章	智能工厂未来展望	135
7.1　新一代智能制造是发展方向	135
7.2　智能制造工程专业人才助力智能工厂发展	136
7.3　推行“并行推进、融合发展”的技术路线	137
智海拾贝　5G+制造，推动智能制造新范式	138

参考文献		140