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
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