智能制造概论

制造业是国民经济和国防建设的重要基础，是立国之本、兴国之器、强国之基。没有强大的制造业，就没有国民经济的可持续发展，更没有强大的国防事业。随着以物联网、大数据和云计算为代表的新一代信息通信技术的快速发展，以及这些技术与先进制造技术的融合创新，全球兴起了以智能制造为代表的新一轮产业变革，智能制造正促使我国制造业发生巨大变化。当前，我国面临全球产业重新整合的机遇期，抓住了智能制造，就抓住了工业化和信息化融合的本质，就有望在新一轮产业竞争中抢占制高点。在经济发展新常态下，要充分认识智能制造的重要性和紧迫性。
本书是机械工业出版社组织出版的“高等职业教育系列教材”之一，由浙江工商职业技术学院李方园主编，陆明聪副主编，吕林锋、李霁婷参编。全书共分7章，第1章为绪论，介绍了智能制造的概念、智能制造企业建模、智能制造的特征，以及我国提出制造强国战略的背景、战略目标和战略重点。第2章介绍了智能传感技术，从传感器原理出发，对力传感器、位移传感器、速度传感器、温度传感器的相关情况进行了阐述，同时介绍了智能传感器的分类、功能与特点。第3章阐述了智能控制技术，主要包括以IEC 61131为标准的PLC控制技术和涉及电动机的变频与伺服控制，同时介绍了模糊PLC控制、电动机参数的智能辨识。第4章阐述了离散型行业的智能加工技术，对数控机床与CAM技术、3D打印技术、复合加工技术等容易实现智能化的加工技术进行了介绍，后引入了无人工厂和人机协同中不可或缺的工业机器人技术。第5章介绍了智能物联技术，涉及RFID技术、二维码识别技术、蓝牙技术、WiFi技术、ZigBee技术和移动通信技术，同时介绍了工厂设备的智能物联规范。第6章介绍了工业智能软件应用，包括ERP系统、MES、PLM系统、云计算和大数据，并通过智能制造数据平台规划实例介绍了智能制造方案、现场层系统和应用层系统。第7章对发泡海绵和注塑车间的智能制造进行了方案设计，并给出了创新性的解决方案。
本书的写作条理清晰、要点突出，从智能制造实践出发，通过“一硬”（传感和控制）、“一软”（工业软件和云计算）、“一网”（物联网）的阐述，以可操作的、创新的路径建构来阐述智能制造策略，为制造加工过程中的设计、工艺、装备和管理提供了新的思路。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不当之处，恳请广大读者批评指正。

《智能制造概论》从智能制造实践出发，以可操作的、创新的路径建构来阐述智能制造策略，为传统制造业转型升级提供了新的思路。本书共分7章，第1章为绪论，第2章介绍了智能传感技术，第3章介绍了智能控制技术，第4章介绍了智能加工技术，第5章介绍了智能物联技术，第6章介绍了工业智能软件应用，第7章介绍了智能制造方案设计。
本书深入浅出、图文并茂，既可以作为高职高专院校的工业机器人技术、智能控制技术、电气自动化技术、机电一体化技术、机械制造与自动化等装备制造大类专业的教材，也可供智能制造领域的相关工程技术人员作为自学用书。
本书配有电子课件和教学视频等资源，需要的教师可登录机械工业出版社教育服务网www.cmpedu.com免费注册后下载，或联系编辑索取（微信：15910938545，电话：010-88379739）。

前言
第1章绪论1
1.1智能制造的概念2
1.1.1智能制造的定义2
1.1.2智能制造企业建模3
1.1.3智能制造的特征5
1.2人工智能与新一代智能制造6
1.2.1人工智能概述6
1.2.2新一代智能制造的形成6
1.2.3新一代智能制造的“人-信息-物理”系统7
1.2.4新一代智能制造的应用场景9
1.3我国的制造强国战略9
1.3.1制造强国战略的背景9
1.3.2制造强国的战略目标11
1.3.3制造强国的战略重点11
【思考与练习题】12
第2章智能传感技术13
2.1传感器原理14
2.1.1传感器的定义14
2.1.2传感器的分类14
2.1.3传感器的技术指标15
2.2力传感器17
2.2.1力及压力检测概述17
2.2.2应变式力传感器18
2.2.3电容式力及压力传感器18
2.2.4压阻式传感器19
2.2.5压电式压力传感器19
2.3位移传感器21
2.3.1位移测量概述21
2.3.2电位器式位移传感器21
2.3.3霍尔位移传感器22
2.3.4光栅、磁栅及容栅位移传感器22
2.3.5电感式位移传感器25
2.3.6超声波位移传感器27
2.4速度传感器28
2.4.1速度测量概述28
2.4.2磁电式速度传感器28
2.4.3光电式速度传感器29
2.4.4光纤速度传感器31
2.4.5激光速度传感器31
2.5温度传感器32
2.5.1温度测量概述32
2.5.2热电阻与热敏电阻33
2.5.3热电偶传感器33
2.5.4红外辐射式温度传感器34
2.6智能传感器35
2.6.1智能传感器简介35
2.6.2智能传感器的分类36
2.6.3智能传感器的功能与特点37
【思考与练习题】39
第3章智能控制技术41
3.1PLC控制技术42
3.1.1PLC控制技术概述42
3.1.2PLC的组成原理43
3.1.3IEC 61131标准的基本情况45
3.1.4IEC 61131-3的软件模型46
3.1.5IEC 61131-3的编程模型50
3.2基于PLC的模糊控制52
3.2.1模糊控制基础52
3.2.2PLC模糊控制在水温控制中的应用53
3.3电动机的变频控制56
3.3.1三相异步电动机概述56
3.3.2三相异步电动机的电磁感应57
3.3.3三相异步电动机的等效电路58
3.3.4三相异步电动机的变频控制59
3.4伺服电动机及其控制63
3.4.1伺服控制系统组成原理63
3.4.2伺服电动机的原理与结构64
3.4.3伺服驱动器的结构与控制模式65
3.5电动机参数的智能辨识67
3.5.1电动机参数概述67
3.5.2基于模糊规则的电动机定子参数辨识67
【思考与练习题】70
第4章智能加工技术71
4.1数控机床与CAM技术72
4.1.1数控机床的组成72
4.1.2数控机床的分类74
4.1.3数控系统的主要功能75
4.1.4CAM技术的发展76
4.1.5机床的智能加工技术77
4.23D打印技术79
4.2.13D打印技术概述79
4.2.23D打印技术的一般原理及过程80
4.2.33D打印方法81
4.2.43D打印在智能制造中的发展趋势83
4.3复合加工技术84
4.3.1复合加工技术概述84
4.3.2激光加工84
4.3.3电子束加工87
4.3.4超声波加工88
4.3.5复合加工技术的智能化应用90
4.4工业机器人技术91
4.4.1工业机器人技术概述91
4.4.2工业机器人分类92
4.4.3工业机器人的核心参数93
4.4.4工业机器人关节机构94
4.4.5工业机器人控制系统97
4.4.6智能制造中的机器人技术97
4.5机器人冲压上下料解决方案99
4.5.1冲压上下料概述99
4.5.2冲压上下料的硬件设计99
4.5.3视觉编程102
4.5.4总结104
【思考与练习题】104
第5章智能物联技术106
5.1RFID技术107
5.1.1RFID技术概述107
5.1.2RFID系统的组成108
5.1.3RFID的技术标准110
5.1.4RFID在供应链管理中的应用111
5.2二维码识别技术112
5.2.1二维码识别技术概述112
5.2.2二维码的分类113
5.2.3PDF417码113
5.2.4QR码114
5.2.5基于二维码的产品追溯方案116
5.3蓝牙技术117
5.3.1蓝牙技术概述117
5.3.2蓝牙协议栈119
5.4WiFi技术120
5.4.1WiFi技术概述120
5.4.2WiFi网络的组成元件121
5.4.3WiFi网络类型123
5.4.4WiFi网络的数据传输与管理123
5.5ZigBee技术125
5.5.1ZigBee技术概述125
5.5.2ZigBee技术原理125
5.6移动通信技术127
5.6.1移动通信技术概述127
5.6.2移动通信的特点与工作方式128
5.6.3移动通信的系统与技术130
5.6.4移动通信的网络结构130
5.7工厂设备的智能物联132
5.7.1智能物联概述132
5.7.2流程型行业的数据采集132
5.7.3离散型行业的数据采集134
5.7.4通过工业物联网网关进行数据采集136
【思考与练习题】137
第6章工业智能软件应用139
6.1ERP系统140
6.1.1ERP系统概述140
6.1.2ERP系统基本部署策略141
6.1.3ERP系统在制造业中的常见解决方案144
6.2制造执行系统（MES）148
6.2.1MES概述148
6.2.2MES的功能模块150
6.2.3MES的实现途径与模型152
6.2.4MES产品来源154
6.3产品生命周期管理（PLM）系统155
6.3.1PLM概述155
6.3.2PLM文档数据版本管理规则155
6.3.3PLM产品分层编号规则157
6.3.4PLM产品数据关系管理规则157
6.3.5PLM数据流159
6.4云计算160
6.4.1云计算概述160
6.4.2云计算常用服务形态解析161
6.4.3云计算的MapReduce编程模型163
6.5大数据166
6.5.1大数据概述166
6.5.2数据仓库166
6.5.3数据分析技术167
6.5.4数据挖掘技术168
6.6智能制造数据平台规划实例169
6.6.1方案规划169
6.6.2需求分析169
6.6.3智能制造方案171
6.6.4现场层系统174
6.6.5应用层系统176
【思考与练习题】178
第7章智能制造方案设计180
7.1发泡海绵智能制造方案设计180
7.1.1总体设计180
7.1.2硬件设计181
7.1.3软件设计185
7.1.4功能及流程189
7.2注塑车间智能制造方案设计191
7.2.1需求分析191
7.2.2系统架构193
7.2.3实现功能方案196
7.2.4智能制造系统的平台203
【思考与练习题】205
参考文献206

★从智能制造实践出发，系统介绍了智能制造的概念、基础知识、关键技术和企业应用
★校企合作开发，为读者学习和掌握智能制造新知识、新技术提供了资源
★深入浅出、图文并茂，且精心设计了30个教学视频，扫一扫直接观看