本书首先介绍了制造技术和智能制造的发展历程，讨论了智能制造的内涵与特征、构成要素和参考架构模型等智能制造技术基础，介绍了智能传感技术、工业互联网和物联网、大数据、云计算和边缘计算、虚拟现实/增强现实/混合现实技术、人工智能和数字孪生等新一代智能制造支撑技术；以智能工厂和智能生产为主题，并结合实际案例，讨论了横向集成、纵向集成和端到端集成三大集成技术，以及动态感知、实时分析、自主决策和精准执行四项功能应用使能技术；*后阐述了推进和实施智能制造的基本原则、发展阶段、演进范式、典型模式和具体步骤，展望了智能制造的未来。通过学习本书，读者可以了解智能制造发展的历程，理解和掌握智能制造的基础理论和关键技术，了解智能工厂和智能生产的构建及实现场景，并探讨智能制造的未来发展方向和技术路线。

本书可作为高等院校智能制造工程、机械工程及相关专业开设的智能制造概论、智能制造导论以及智能制造工程基础等课程的教材，也可作为智能制造其他课程教学和培训的参考书。

前言

*1章概述1

1*1制造技术发展简述1

1*1*1人类文明、工业革命与制造技术1

1*1*2制造技术的发展变迁4

1*2制造的永恒主题6

1*2*1制造业的地位及作用6

1*2*2“优质、高效、低耗、绿色、安全”的永恒主题6

1*3智能制造的发展历程7

1*3*1早期的研究与认识7

1*3*2智能制造内涵认识的发展8

1*3*3工业4*0时代智能制造的内涵8

1*4关于智能制造发展的国家战略9

1*4*1德国“工业4*0”和《国家工业战略2030》9

1*4*2美国工业互联网和先进制造业领导力战略12

1*4*3日本工业价值链和超智能社会5*014

1*4*4   中   国   制   造   202516

1*4*5各国智能制造发展特点比较19

1*5本课程的目标与内容20

1*5*1教学目标20

1*5*2各章内容安排21

思考题和习题21

*2章智能制造技术基础22

2*1智能制造的内涵与特征22

2*1*1制造系统及其构成22

2*1*2智能制造的内涵25

2*1*3智能制造的特征26

2*2智能制造的基本构成要素31

2*2*1智能设计31

2*2*2智能产品33

2*2*3智能生产35

2*2*4智能管理36

2*2*5智能服务39

2*3智能制造参考架构模型40

2*3*1参考架构模型概述40

2*3*2工业4*0参考架构模型42

2*3*3基于工业互联网参考架构的智能制造体系架构45

2*3*4智能制造生态系统模型48

2*3*5工业价值链参考架构和智能制造单元50

2*3*6智能制造三链模型53

思考题和习题56

第3章新一代智能制造支撑技术57

3*1智能传感技术57

3*1*1传感技术基础57

3*1*2制造工程中常用传感器的工作原理60

3*1*3智能传感器的特点63

3*1*4智能传感技术应用63

3*2工业互联网和物联网65

3*2*1工业互联网65

3*2*2物联网72

3*2*3基于5G的工业互联和工业物联76

3*3大数据77

3*3*1大数据、工业大数据与制造大数据77

3*3*2大数据分析和数据挖掘方法79

3*3*3大数据应用90

3*4云计算和边缘计算92

3*4*1云计算92

3*4*2边缘计算93

3*5人工智能94

3*5*1人工智能的概念和内涵94

3*5*2机器学习和深度学习97

3*5*3人工智能应用100

3*6虚拟现实/增强现实/混合现实技术101

3*6*1虚拟现实、增强现实和混合现实的基本概念101

3*6*2虚拟现实/增强现实/混合现实的关键技术102

3*6*3虚拟现实/增强现实/混合现实技术在智能制造中的应用103

3*7数字孪生104

3*7*1数字孪生的概念和内涵104

3*7*2数字孪生的使能技术104

3*7*3数字孪生应用实例105

思考题和习题106

第4章智能工厂和智能生产108

4*1从数字化工厂到智能工厂108

4*1*1数字化制造系统108

4*1*2从数字化工厂到智能工厂的发展110

4*1*3智能工厂的基本特征110

4*2智能工厂的核心与构成112

4*2*1数字化工厂112

4*2*2CPS和CPPS114

4*2*3工业4*0三大集成的技术实现118

4*3智能工厂建设架构与实现124

4*3*1智能工厂建设架构124

4*3*2智能工厂建设案例128

4*4智能生产130

4*4*1智能生产系统130

4*4*2智能生产中的功能集成实现技术136

4*4*3智能生产的场景及实现141

思考题和习题145

第5章智能制造演进范式与发展路径146

5*1推进和实施智能制造的基本原则146

5*1*1智能制造的“三要”原则146

5*1*2智能制造的“三不要”原则150

5*2智能制造的发展演进与路径159

5*2*1企业智能化发展阶段159

5*2*2智能制造演进范式159

5*2*3智能制造的典型模式161

5*2*4企业实施智能制造的具体步骤的建议162

5*3智能制造未来展望163

5*3*1未来制造的新形态和新特征163

5*3*2未来工厂的设想167

5*3*3展望169

思考题和习题169

参考文献170