移動互聯(lián)網、大數(shù)據、人工智能等新一代信息技術與制造業(yè)深度融合,孕育了智能制造的新理念。 本書以智能制造理念為起點,講述了新一代信息技術對傳統(tǒng)制造企業(yè)的滲透、支持、沖擊和融合,給制造業(yè)帶來的挑戰(zhàn)和機遇,以及制造模式的變革、制造系統(tǒng)的發(fā)展; 探討了包括智能工廠設計通則、智能工廠的總體架構、智能工廠之車間管控系統(tǒng)、智能工廠之車間倉儲物流系統(tǒng)、智能工廠之車間柔性自動化系統(tǒng)、智能工廠之車間網絡與通信系統(tǒng),以及智能工廠的實施等諸方面內容。
本書可作為自動化、機械、計算機、管理工程等學科相關專業(yè)高年級本科生和研究生的選修課教材,也可供對應領域的管理人員、技術人員參考。
智能工廠技術已經在機械制造、醫(yī)療、汽車、家電等行業(yè)具有相應的示范點。隨著“中國制造2025”的穩(wěn)步推進,智能制造在各個方面取得了重大進展。作為普通高等學校理工科學生,了解和掌握智能工廠技術的基礎知識是非常必要的。目前,很多高校設置了與智能工廠技術相關的專業(yè)基礎課、專業(yè)選修課以及公共選修課,以擴展學生的知識面并提高技術基礎。本書就是為上述課程的開設而編寫的,參考學時為48學時。
本書作為智能工廠相關技術的入門教材,主要閱讀對象是智能制造領域的初學者和希望快速了解智能工廠技術全貌的工程技術人員。本書可以使讀者初步了解智能工廠的基本知識、關鍵技術和典型行業(yè)應用,幫助讀者建立智能工廠技術的宏觀概念和基本框架,進而對智能工廠技術產生興趣;同時,為后續(xù)智能制造工程領域的學習、設計、開發(fā)和應用奠定前期基礎。
本書共8章。第1章“智能制造的機遇與挑戰(zhàn)”,簡要介紹了中國制造業(yè)的現(xiàn)狀、世界制造業(yè)的新模式、智能制造的未來發(fā)展趨勢。第2章“智能工廠的設計通則”,介紹了智能工廠的定義,智能工廠設計的關鍵技術、總體設計流程、功能劃分、建設的難點。第3章“智能工廠的總體架構”,簡要介紹了智能制造的定義和特征、智能工廠的參考模型及總體架構。第4章“智能工廠的制造執(zhí)行系統(tǒng)”,主要介紹了制造執(zhí)行系統(tǒng)的基本知識、功能劃分、設計原則以及制造執(zhí)行系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。第5章“智能工廠的倉儲物流系統(tǒng)”,重點介紹了倉儲物流系統(tǒng)的基本知識、功能劃分、設計原則以及倉儲物流系統(tǒng)的實現(xiàn)技術。第6章“智能工廠的柔性自動化系統(tǒng)”,重點介紹了柔性自動化系統(tǒng)的基本知識、功能劃分、設計原則、實現(xiàn)技術以及柔性制造技術的發(fā)展趨勢。第7章“智能工廠的網絡與通信系統(tǒng)”,重點介紹了網絡與通信系統(tǒng)的基本知識、功能劃分、設計原則、實現(xiàn)技術,以及網絡設計實例。第8章“智能工廠實施”,重點介紹了智能工廠實施的基本知識,智能工廠的實施方法、實施步驟,詳細地介紹了智能工廠應用實例,以加強讀者對智能工廠技術的掌握。
本書具有如下特色:
。1)便于初學者學習。
本書針對專業(yè)基礎課、專業(yè)選修課以及公共選修課的教學特點,避開深奧的理論和技術,以通俗易懂的語言、生動有趣的圖片和貼近工廠的實例講述智能工廠的相關技術,易學易教。
。2)知識直觀化。
圖文結合是講述知識的有效方式。本書采用大量的實物照片、近實物圖片和三維造型圖,有助于學生輕松理解和掌握相關知識和技術。本書還選用工廠的實際圖片及加工案例,有效避免了學生專業(yè)知識的局限性,便于其對知識和技術進行學習和體會。
(3)對智能工廠技術進行濃縮。
本書基于沈陽工學院智能制造實驗教學示范中心的三條柔性自動化生產線、智能倉儲車間和柔性車間管控系統(tǒng),將智能工廠的相關技術基礎與理論結合具體實踐形成完整的授課教材,實現(xiàn)理實一體化教學方式。
(4)案例為行業(yè)經典,內容翔實。
本書所采用的案例來源于各行業(yè)典型用戶,它們是“中國制造2025”的示范企業(yè),其案例屬于智能工廠建設方面層次清晰、兩化融合的經典,且圖片資料豐富,對于未來從事智能制造領域工作的學生具有指導意義。
本書的編寫分工如下:第1章、第6章、第7章由沈陽工學院劉業(yè)峰、沈陽新松機器人自動化股份有限公司鮑君善編寫;第2章由沈陽工學院教傳艷編寫;第3章和第4章由沈陽工學院田林琳編寫:第5章和第8章由沈陽工學院趙元、穆德敏、沈陽機床股份有限公司錢鳳來編寫。
本書承沈陽機床股份有限公司劉春時,東北大學付俊,沈陽特創(chuàng)機械設備科技有限公司王旭,沈陽工學院李康舉、公丕國精心審閱,他們提出了許多寶貴意見,在此表示衷心感謝。
編者在本書的編寫過程參考了國內外部分教材、手冊、期刊以及網絡上的相關內容,并得到編寫單位很多教師和學生的熱情幫助,在此表示誠摯的謝意!對于書中存在的缺點與不足,敬請讀者批評指正。
劉業(yè)峰,男,副教授,沈陽工學院機械與運載學院副院長。主要研究領域為以高檔數(shù)控機床為主的車間信息物理融合與智能制造。主持5個基金項目,參與2項國家自然科學基金項目、1項遼寧省自然科學基金項目、3項企業(yè)橫向課題。獲“遼寧省自然科學學術成果獎三等獎”(第一完成人),2016年被評為遼寧省百千萬人才,2017年被評為撫順市自然科學(信息科學)青年學科帶頭人,2018年遼寧省普通高等教育本科教學成果一等獎。
第1章 智能制造的機遇與挑戰(zhàn)
1.1 中國制造業(yè)的現(xiàn)狀
1.1.1 什么是智能制造
1.1.2 “中國智造”背后的國家意志與現(xiàn)實需求
1.1.3 企業(yè)書寫的變革故事
1.1.4 智能制造平臺之爭
1.1.5 海爾“智造”:個性化定制的規(guī);a
1.1.6 用戶定制背后的“人單合
1.1.7 互聯(lián)工廠:不是工廠是生態(tài)
1.1.8 互聯(lián)工廠的優(yōu)勢
1.2 21世紀制造業(yè)的新模式
1.2.1 21世紀制造業(yè)的新模式概述
1.2.2 德國”工業(yè)4.0
1.2.3 美國工業(yè)互聯(lián)網
1.2.4 中國制造2025
1.2.5 機械加工行業(yè)現(xiàn)狀
1.3 智能制造的未來發(fā)展趨勢
1.3.1 強化“中國制造”的綜合競爭力
1.3.2 智能化升級仍面臨挑戰(zhàn)
1.3.3 向全球價值鏈高端攀升
第2章 智能工廠的設計通則
2.1 智能工廠的定義
2.2 智能工廠的關鍵技術
2.2.1 機器人技術
2.2.2 在線刀具管理技術
2.2.3 專家系統(tǒng)開發(fā)技術
2.2.4 企業(yè)信息總線構建技術
2.2.5 制造云構建技術
2.2.6 大數(shù)據技術
2.2.7 工業(yè)信息安全技術
2.2.8 虛擬制造技術
2.3 智能工廠的總體設計流程
2.4 智能工廠功能劃分
2.5 智能工廠建設的難點
2.5.1 智能工廠建設的問題與誤區(qū)
2.5.2 智能工廠建設完善的特征
第3章 智能工廠的總體架構
3.1 智能制造的定義和特征
3.1.1 智能制造的定義
3.1.2 智能制造的特征
3.2 智能工廠的參考模型
3.3 智能工廠的總體架構
第4章 智能工廠的制造執(zhí)行系統(tǒng)
4.1 初識制造執(zhí)行系統(tǒng)
4.1.1 來源
4.1.2 發(fā)展趨勢
4.2 制造執(zhí)行系統(tǒng)的功能劃分
4.3 制造執(zhí)行系統(tǒng)的設計原則
4.4 制造執(zhí)行系統(tǒng)的實現(xiàn)
4.4.1 西門子制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺-SIMATIC IT
4.4.2 酒鋼選燒廠制造執(zhí)行系統(tǒng)外委升級改造方案
第5章 智能工廠的倉儲物流系統(tǒng)
5.1 初識倉儲物流系統(tǒng)
5.1.1 倉儲物流概論
5.1.2 倉儲物流系統(tǒng)的基本構成
5.1.3 通用倉儲機械設備介紹
5.2 倉儲物流系統(tǒng)的功能劃分
5.2.1 倉儲物流的三要素
5.2.2 倉儲物流的七大功能
5.3 倉儲物流系統(tǒng)的設計原則
5.3.1 倉儲物流系統(tǒng)設計概述
5.3.2 倉儲物流業(yè)存在的問題
5.3.3 倉儲物流系統(tǒng)的規(guī)劃原則
5.3.4 倉儲物流系統(tǒng)的布局原則
5.3.5 物聯(lián)網對倉儲物流信息化的影響
5.4 倉儲物流系統(tǒng)的實現(xiàn)技術
……
第6章 智能工廠的柔性自動化系統(tǒng)
第7章 智能工廠的網絡與通信系統(tǒng)
第8章 智能工廠實施
參考文獻