本書共8章，講述了智能制造裝備的基礎(chǔ)知識以及系統(tǒng)組成；介紹了智能制造裝備的關(guān)鍵智能賦能技術(shù)，包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、數(shù)字孿生、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)元宇宙等新興先進技術(shù)；對智能機床、智能數(shù)控系統(tǒng)、工業(yè)機器人、增材制造機床等典型智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備進行了闡述；對應(yīng)用智能制造裝備的智能工廠進行了介紹。
本書聚焦數(shù)控裝備及其關(guān)鍵應(yīng)用，并就數(shù)控自動編程、數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進行介紹。全書內(nèi)容包括：智能制造裝備概論、智能機床及其智能加工、典型智能數(shù)控車削機床--i5智能數(shù)控車床、工業(yè)機器人、增材制造裝備、智能工廠。本書特點如下：
（1）內(nèi)容完整，編排合理。知識體系完整，覆蓋掌握一門技能所需知識。
（2）突出實用的特點。內(nèi)容以實際操作和應(yīng)用為主，理論為輔，突出實用特點，與實際生產(chǎn)過程充分結(jié)合，注重動手操作能力的培養(yǎng)。
（3）豐富內(nèi)容表達形式。采用圖形化表達方式，基礎(chǔ)知識能用表格的用表格化處理。這種形式易看、易懂，便于學習和掌握。
制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。而智能制造裝備是實現(xiàn)智能制造的核心載體，它是具有感知、決策、執(zhí)行功能的各類制造裝備的統(tǒng)稱，是先進制造技術(shù)、信息技術(shù)以及人工智能技術(shù)在制造裝備上的集成和深度融合，是實現(xiàn)高效、高品質(zhì)、節(jié)能環(huán)保和安全可靠生產(chǎn)的新一代制造裝備。智能制造裝備作為智能制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，能夠顯著提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的制造精度，是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重點發(fā)展方向。本書將近年來國內(nèi)外國際機床展會舞臺上出現(xiàn)的先進概念、先進設(shè)備、先進技術(shù)引入課本，推陳出新，以幫助讀者學習和探索前沿技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。
為貫徹落實“十四五”規(guī)劃，工信部、國家發(fā)改委等8個部門正式印發(fā)了《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》，以加快推動智能制造發(fā)展，智能制造成為國家級的重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)。智能制造工程專業(yè)是順應(yīng)“中國制造2025”“兩化融合”國家戰(zhàn)略及“新工科”建設(shè)，由教育部審批而設(shè)立的新專業(yè)，以培養(yǎng)“跨專業(yè)、高融合、強創(chuàng)造”的高素質(zhì)智能制造工程技術(shù)人才。制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、智能制造“落地”的關(guān)鍵是培養(yǎng)大批高素質(zhì)應(yīng)用型技術(shù)人才，因此要求相關(guān)教育及配套設(shè)施必須跟上。鑒于此，由高等院校智能制造工程專業(yè)應(yīng)用型人才教材建設(shè)委員會、化學工業(yè)出版社共同組織，啟動了“高等院校智能制造應(yīng)用型人才培養(yǎng)系列教材”建設(shè)項目�！吨悄苤圃煅b備基礎(chǔ)》是“高等院校智能制造應(yīng)用型人才培養(yǎng)系列教材”建設(shè)項目之一。該項目面向智能制造相關(guān)專業(yè)，目標是打造適合培養(yǎng)智能制造工程應(yīng)用型人才的教材體系，以培養(yǎng)適應(yīng)智能制造發(fā)展需求的應(yīng)用型人才。
本書由北京石油化工學院羅學科、北方工業(yè)大學王莉、北方工業(yè)大學劉瑛編寫。全書共8章。第1章介紹了智能制造裝備的定義、特征、重要性、分類、發(fā)展現(xiàn)狀以及系統(tǒng)組成。第2章主要介紹工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、數(shù)字孿生、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)元宇宙等智能制造裝備的關(guān)鍵智能賦能技術(shù)，這些新興先進技術(shù)是使裝備本體具有自感知、自適應(yīng)、自診斷、自決策、自學習、自執(zhí)行等智能特征的關(guān)鍵途徑。第3章從高檔數(shù)控機床的基礎(chǔ)知識和關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展引入，主要介紹智能機床的基礎(chǔ)知識、技術(shù)演化、控制原理、主要功能以及最新典型案例。第4章主要介紹機床智能數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識、技術(shù)演變發(fā)展、物理平臺框架、控制體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、先進案例以及數(shù)控系統(tǒng)云服務(wù)平臺典型案例。第5章主要介紹工業(yè)機器人的基礎(chǔ)知識、結(jié)構(gòu)和功能、關(guān)鍵技術(shù)、典型應(yīng)用及系統(tǒng)集成。第6章主要介紹增材制造技術(shù)的基礎(chǔ)知識，重點介紹熔融沉積成形機床、立體光固化成形機床、激光選區(qū)燒結(jié)成形機床、激光選區(qū)熔化成形機床等典型增材制造機床知識。第7章主要介紹智能傳感器的基礎(chǔ)知識、智能傳感器的結(jié)構(gòu)和功能、智能傳感器產(chǎn)品分類、智能傳感器的應(yīng)用與發(fā)展。第8章從數(shù)字化工廠引入，主要介紹智能工廠的內(nèi)涵和基本特征、智能工廠的基本構(gòu)架、智能工廠的典型案例等。
本書配有課件，同時提供了各章習題答案，可掃描下方二維碼獲取相關(guān)電子資源。
由于作者學術(shù)水平所限，同時智能制造的發(fā)展也是日新月異，書中難免有不足之處，敬請各位專家學者批評指正。
編著者
2023年4月
第1章 智能制造裝備概述 1
1.1 制造技術(shù)的演變發(fā)展 2
1.1.1 工業(yè)1.0 3
1.1.2 工業(yè)2.0 3
1.1.3 工業(yè)3.0 4
1.1.4 工業(yè)4.0 4
1.2 國外智能制造裝備的發(fā)展概況 5
1.2.1 德國 5
1.2.2 美國 6
1.2.3 日本 7
1.2.4 歐盟 8
1.3 我國智能制造裝備的發(fā)展現(xiàn)狀 8
1.4 智能制造裝備人才培養(yǎng) 10
1.4.1 人才培養(yǎng)的重要性 10
1.4.2 人才培養(yǎng)的新需求 11
1.4.3 產(chǎn)業(yè)人才職業(yè)規(guī)劃 12
1.4.4 人才培養(yǎng)的新模式 13
1.4.5 人才培養(yǎng)的新目標 14
1.5 智能制造裝備的基本知識 15
1.5.1 智能制造裝備的定義 16
1.5.2 智能制造裝備的特征 16
1.5.3 智能制造裝備的優(yōu)點 18
1.5.4 智能制造裝備的重要性 19
1.6 智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備 21
1.6.1 高檔數(shù)控機床 21
1.6.2 工業(yè)機器人 21
1.6.3 增材制造裝備 22
1.6.4 智能傳感與控制裝備 22
1.6.5 智能檢測與裝配裝備 23
1.6.6 智能物流與倉儲裝備 23
1.7 智能制造裝備及系統(tǒng)的組成 23
1.7.1 智能制造系統(tǒng)架構(gòu) 23
1.7.2 智能制造裝備本體的組成 25
1.7.3 智能制造裝備系統(tǒng)的組成 26
習題 26
參考文獻 27
第2章 智能制造裝備關(guān)鍵賦能技術(shù) 28
2.1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) 30
2.1.1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念 30
2.1.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)參考體系結(jié)構(gòu) 31
2.1.3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 32
2.1.4 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用 33
2.2 工業(yè)大數(shù)據(jù) 34
2.2.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)的概念 35
2.2.2 工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用架構(gòu) 37
2.2.3 工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu) 39
2.2.4 工業(yè)大數(shù)據(jù)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用 41
2.3 云計算 43
2.3.1 云計算的概念 44
2.3.2 云計算產(chǎn)業(yè)體系 46
2.3.3 云計算技術(shù)架構(gòu) 47
2.3.4 云計算在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用 48
2.4 人工智能 50
2.4.1 人工智能的概念 51
2.4.2 人工智能系統(tǒng)生命周期模型 52
2.4.3 人工智能生態(tài)系統(tǒng)框架 53
2.4.4 人工智能在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用 54
2.5 數(shù)字孿生 55
2.5.1 數(shù)字孿生的概念 56
2.5.2 數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu) 58
2.5.3 數(shù)字孿生技術(shù)架構(gòu) 60
2.5.4 數(shù)字孿生在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用 60
2.6 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 65
2.6.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念 65
2.6.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 66
2.6.3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成 72
2.6.4 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用 73
2.7 工業(yè)元宇宙 74
2.7.1 工業(yè)元宇宙的概念 75
2.7.2 工業(yè)元宇宙技術(shù)體系 75
2.7.3 工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成 76
2.7.4 工業(yè)元宇宙在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用 78
習題 80
參考文獻 80
第3章 智能機床結(jié)構(gòu)與功能 82
3.1 高檔數(shù)控機床概述 83
3.1.1 高檔數(shù)控機床的主要特征 83
3.1.2 高檔數(shù)控機床的性能指標 86
3.1.3 高檔數(shù)控機床的發(fā)展歷程 88
3.1.4 高檔數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 92
3.2 數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展演進 93
3.2.1 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)發(fā)展演進 93
3.2.2 主軸伺服驅(qū)動技術(shù)發(fā)展演進 94
3.2.3 進給伺服驅(qū)動技術(shù)發(fā)展演進 98
3.2.4 數(shù)控裝置硬件技術(shù)發(fā)展演進 102
3.2.5 多軸聯(lián)動與軌跡插補技術(shù)發(fā)展演進 103
3.3 智能機床的概述 104
3.3.1 智能機床的基本概念 104
3.3.2 智能機床的研發(fā)重點 107
3.3.3 智能機床的技術(shù)特征 108
3.4 智能機床的演化 109
3.4.1 數(shù)字化+機床 109
3.4.2 互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)控機床 110
3.4.3 新一代人工智能+互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)控機床 112
3.5 智能機床的控制原理 113
3.5.1 自主感知與連接 114
3.5.2 自主學習與建模 114
3.5.3 自主優(yōu)化與決策 114
3.5.4 自主控制與執(zhí)行 115
3.6 智能機床的主要功能 115
3.6.1 質(zhì)量提升 115
3.6.2 工藝優(yōu)化 116
3.6.3 健康保障 118
3.6.4 生產(chǎn)管理 120
3.7 CIMT2021智能機床案例 120
3.7.1 智能立式加工中心BM8i 121
3.7.2 數(shù)控臥式坐標鏜床TGK4680A 122
3.7.3 馬扎克智能復(fù)合加工中心 122
3.7.4 OKUMA的車銑復(fù)合機床MULTUSU3000 127
3.8 i5智能機床 130
3.8.1 i5智能機床概述 130
3.8.2 i5智能車床 132
3.8.3 i5智能加工中心 139
3.8.4 i5智能化編程 150
習題 151
參考文獻 152
第4章 機床智能數(shù)控系統(tǒng) 153
4.1 機床智能數(shù)控系統(tǒng)的簡介 154
4.1.1 機床智能數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)涵 155
4.1.2 機床數(shù)控系統(tǒng)智能化的主要需求 155
4.1.3 機床智能數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向 156
4.2 機床數(shù)控系統(tǒng)的演變歷程 157
4.2.1 第一代機電控制系統(tǒng) 157
4.2.2 第二代嵌入式系統(tǒng) 158
4.2.3 第三代工控機系統(tǒng) 158
4.2.4 第四代云系統(tǒng) 158
4.3 機床智能數(shù)控系統(tǒng)的物理平臺框架 159
4.3.1 智能感知元件 159
4.3.2 本地智能控制平臺 160
4.3.3 工業(yè)云平臺 162
4.4 機床智能數(shù)控系統(tǒng)的控制體系架構(gòu) 162
4.4.1 加工工藝的智能設(shè)計模塊 163
4.4.2 加工狀態(tài)的智能感知與自主建模分析模塊 164
4.4.3 加工過程的智能決策與控制模塊 164
4.4.4 加工知識的自學習與智能優(yōu)化模塊 165
4.5 機床智能數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 165
4.5.1 人工智能技術(shù) 165
4.5.2 數(shù)字孿生技術(shù) 167
4.5.3 云服務(wù)技術(shù) 168
4.6 先進智能數(shù)控系統(tǒng)案例 170
4.6.1 華中9型智能數(shù)控系統(tǒng) 170
4.6.2 沈陽機床i5智能數(shù)控系統(tǒng) 178
4.6.3 德馬吉森精機CELOS智能數(shù)控系統(tǒng) 184
4.6.4 西門子Sinumerik One智能數(shù)控系統(tǒng) 187
4.7 數(shù)控系統(tǒng)云服務(wù)平臺 189
4.7.1 華中數(shù)控INC-Cloud 189
4.7.2 沈陽機床iSESOL 193
4.7.3 馬扎克公司iCONNECT 201
4.7.4 發(fā)那科公司FIELD system 202
習題 203
參考文獻 204
第5章 工業(yè)機器人 206
5.1 工業(yè)機器人概述 207
5.1.1 工業(yè)機器人的定義 208
5.1.2 工業(yè)機器人的特點 208
5.1.3 工業(yè)機器人的分類 209
5.1.4 工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 211
5.2 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)和功能 213
5.2.1 工業(yè)機器人的機械部分 213
5.2.2 工業(yè)機器人的傳感部分 214
5.2.3 工業(yè)機器人的控制部分 214
5.3 工業(yè)機器人的關(guān)鍵技術(shù) 215
5.3.1 工業(yè)機器人的整機技術(shù) 215
5.3.2 工業(yè)機器人的部件技術(shù) 216
5.3.3 工業(yè)機器人的集成應(yīng)用技術(shù) 217
5.4 工業(yè)機器人在智能制造中的典型應(yīng)用 218
5.4.1 焊接機器人 218
5.4.2 搬運機器人 218
5.4.3 加工機器人 218
5.5 工業(yè)機器人的系統(tǒng)集成 220
5.5.1 工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的概念 220
5.5.2 工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的三個層次 221
5.5.3 工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的現(xiàn)狀和未來 221
5.6 工業(yè)機器人未來發(fā)展趨勢 222
習題 223
參考文獻 224
第6章 增材制造技術(shù)與裝備 225
6.1 增材制造技術(shù)概述 226
6.1.1 增材制造技術(shù)的定義 227
6.1.2 增材制造技術(shù)的優(yōu)勢 227
6.1.3 增材制造技術(shù)的工藝過程 228
6.1.4 增材制造技術(shù)的發(fā)展歷程 230
6.2 增材制造技術(shù)的類型 232
6.2.1 增材制造技術(shù)的工藝類型 232
6.2.2 增材制造技術(shù)的材料類型 237
6.2.3 增材制造技術(shù)的工藝鏈類型 238
6.2.4 增材制造機床的應(yīng)用類型 238
6.3 熔融沉積成形機床（FDM） 240
6.3.1 熔融沉積成形機床的工作原理 240
6.3.2 熔融沉積成形機床的裝備簡介 243
6.3.3 熔融沉積成形機床的優(yōu)缺點 246
6.3.4 熔融沉積成形機床的發(fā)展趨勢 247
6.4 立體光固化成形機床（SLA） 248
6.4.1 立體光固化成形機床的工作原理 248
6.4.2 立體光固化成形機床的優(yōu)缺點 249
6.4.3 立體光固化成形機床的裝備簡介 250
6.4.4 立體光固化成形機床的典型應(yīng)用 252
6.5 激光選區(qū)燒結(jié)成形機床（SLS） 254
6.5.1 激光選區(qū)燒結(jié)成形機床的工作原理 254
6.5.2 激光選區(qū)燒結(jié)成形機床的裝備簡介 255
6.5.3 激光選區(qū)燒結(jié)成形機床的優(yōu)缺點 256
6.5.4 激光選區(qū)燒結(jié)成形機床的典型應(yīng)用 257
6.6 激光選區(qū)熔化成形機床（SLM） 258
6.6.1 激光選區(qū)熔化成形機床的成形原理 258
6.6.2 激光選區(qū)熔化成形機床的裝備簡介 259
6.6.3 激光選區(qū)熔化成形機床的優(yōu)缺點 261
6.6.4 激光選區(qū)熔化成形機床的典型應(yīng)用 261
6.7 我國增材制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與方向 263
6.7.1 我國增材制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 263
6.7.2 我國增材制造技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 265
6.7.3 我國增材制造技術(shù)的發(fā)展方向 266
6.7.4 我國增材制造技術(shù)的發(fā)展思路 267
習題 268
參考文獻 269
第7章 智能傳感器 270
7.1 智能傳感器的概述 271
7.1.1 智能傳感器的概念 271
7.1.2 傳感器技術(shù)發(fā)展歷程 272
7.1.3 智能傳感器產(chǎn)業(yè)情況 273
7.2 智能傳感器的結(jié)構(gòu)和功能 274
7.2.1 智能傳感器的結(jié)構(gòu) 274
7.2.2 智能傳感器的功能 275
7.2.3 智能傳感器的典型技術(shù) 276
7.3 智能傳感器產(chǎn)品介紹 277
7.3.1 智能傳感器分類及體系架構(gòu) 277
7.3.2 物理量智能傳感器 278
7.3.3 化學量智能傳感器 282
7.3.4 生物量智能傳感器 283
7.4 智能傳感器的工業(yè)應(yīng)用與發(fā)展 284
7.4.1 智能傳感器典型應(yīng)用場景 284
7.4.2 智能傳感器的發(fā)展趨勢 286
7.4.3 我國智能傳感器的發(fā)展建議 287
習題 288
參考文獻 289
第8章 智能工廠 290
8.1 智能工廠的基礎(chǔ)—數(shù)字化工廠 291
8.1.1 數(shù)字化工廠的定義 291
8.1.2 數(shù)字化工廠的構(gòu)成 292
8.1.3 數(shù)字化工廠的典型案例 293
8.2 智能工廠的內(nèi)涵和基本特征 294
8.2.1 智能工廠的內(nèi)涵 294
8.2.2 智能工廠的基本特征 295
8.2.3 賽博物理系統(tǒng)（CPS） 296
8.3 智能工廠的基本構(gòu)架 298
8.3.1 智能工廠的功能維 299
8.3.2 智能工廠的結(jié)構(gòu)維 299
8.3.3 智能工廠的范式維 302
8.4 智能工廠的信息化架構(gòu) 303
8.4.1 現(xiàn)場層 304
8.4.2 管控層 304
8.4.3 企業(yè)層 304
8.4.4 平臺層 305
8.4.5 協(xié)同層 305
8.5 智能工廠案例 305
8.5.1 九江石化智能工廠 305
8.5.2 蘇州勝利精密智能工廠 309
8.5.3 海爾互聯(lián)工廠 313
習題 317
參考文獻 318
書單推薦
