面向工業4.0的智能製造技術與應用

本書主要介紹智慧工廠必備環節的理論知識，同時結合微型化智慧工廠實例進行說明。全書共分為十章，主要內容包括智慧管理系統、柔性製造系統、智慧物流系統、工業機器人系統、數位控制與先進加工、機器視覺檢測與識別、通信機制、狀態監測與環境控制、虛擬模擬技術等，基本涵蓋了智慧製造、智慧工廠的核心關鍵技術，內容豐富，實例典型，可以同時滿足教學和科研的需求，起到“產學研用”相結合的效果，實現以智慧工廠為入口，達到認識工業4.0的目的。

本書可作為高等院校及職業院校智慧製造、機械工程等相關專業教材，也可供智慧製造相關企業技術人員閱讀參考。

第1章 緒論001
1.1智慧製造001
1.1.1智慧製造的製造原理002
1.1.2智慧製造系統002
1.1.3智慧製造系統的綜合特徵003
1.1.4智慧製造關鍵技術003
1.2工業4.0、工業互聯網與中國製造2025 004
1.2.1工業4.0 004
1.2.2工業互聯網005
1.2.3中國製造2025 006
1.3智慧工廠008
1.3.1主要特徵008
1.3.2基本架構009
1.3.3基本功能模組011
1.3.4主要建設模式011
1.3.5發展重點環節012
1.3.6發展趨勢014
1.3.7微型化智慧工廠建設案例015
1.4本章小結018

第2章 智慧管理系統019
2.1企業資源計畫（ERP） 019
2.1.1ERP 的定義019
2.1.2ERP 的發展歷程021
2.1.3ERP 的體系架構與功能026
2.1.4ERP 實施方法029
2.2製造執行系統（MES） 031
2.2.1MES 概念及內涵032
2.2.2MES 的體系架構032
2.2.3典型MES 應用案例034
2.2.4MES 未來的發展035
2.3智慧管理系統在智慧工廠中的應用035
2.3.1產品介紹037
2.3.2整體流程039
2.3.3ERP 重點模組043
2.3.4MES 的應用048
2.4本章小結052

第3章 柔性製造系統053
3.1柔性製造系統概述053
3.1.1柔性製造系統的產生背景及發展053
3.1.2柔性製造系統的基本概念054
3.1.3柔性製造系統的組成055
3.1.4柔性製造的分類056
3.1.5柔性製造技術的特點和發展趨勢057
3.2生產運作與管理058
3.2.1柔性製造系統生產運作與管理的任務058
3.2.2柔性製造系統的生產計畫059
3.2.3柔性製造系統的生產控制061
3.3智慧工廠中的柔性製造系統062
3.3.1智慧工廠中柔性製造系統概貌062
3.3.2柔性製造系統的柔性體現062
3.3.3智慧工廠中柔性製造系統的設備調度069
3.3.4智慧工廠中柔性製造系統的生產調度070
3.3.5即時資料採集與工業大資料分析078
3.4本章小結079

第4章 智慧物流系統080
4.1智能物流概述080
4.1.1主要技術080
4.1.2發展方向082
4.2智慧倉儲系統085
4.2.1資訊管理系統086
4.2.2資訊標記技術089
4.2.3揀選系統094
4.3AGV 系統098
4.3.1概述098
4.3.2AGV 優點098
4.3.3AGV 分類098
4.3.4AGV 主要應用100
4.3.5AGV 系統101
4.3.6AGV 實例103
4.4傳輸系統108
4.4.1概述108
4.4.2傳輸系統分類108
4.4.3傳輸系統主要應用109
4.5本章小結112

第5章 工業機器人系統113
5.1工業機器人概述113
5.1.1工業機器人的發展歷程113
5.1.2工業機器人定義和特點115
5.1.3工業機器人分類116
5.1.4工業機器人的主要技術參數118
5.1.5工業機器人發展趨勢119
5.2工業機器人主要組成部分120
5.2.1工業機器人機械結構120
5.2.2工業機器人驅動系統122
5.2.3工業機器人感知系統124
5.2.4工業機器人控制系統126
5.3工業機器人的典型應用128
5.3.1焊接機器人128
5.3.2噴塗機器人129
5.3.3裝配機器人130
5.3.4搬運機器人131
5.4工業機器人在智慧工廠中的應用131
5.4.1上下料機器人132
5.4.2搬運機器人133
5.4.3裝配機器人136
5.5本章小結139

第6章 數位控制與先進加工140
6.1數位控制140
6.1.1數位控制概述140
6.1.2數控機床在智慧工廠中的應用141
6.2增材製造與先進加工技術144
6.2.1增材製造技術144
6.2.2電子束與離子束加工技術147
6.2.3鐳射加工、超聲波加工技術151
6.3本章小結155

第7章 機器視覺檢測與識別156
7.1圖像採集156
7.1.1光源156
7.1.2鏡頭158
7.1.3相機160
7.2視覺檢測識別技術160
7.2.1形狀檢測160
7.2.2特徵檢測163
7.2.3範本匹配168
7.3視覺尺寸測量170
7.3.1相機成像模型170
7.3.2相機標定172
7.4視覺空間定位174
7.4.1視覺定位分類175
7.4.2定位系統比較180
7.4.3視覺定位應用領域181
7.5機器視覺在智慧工廠中的應用183
7.6本章小結184

第8章 通信機制185
8.1電腦網路構架與拓撲結構185
8.1.1網路模型與結構186
8.1.2工業乙太網介紹190
8.2有線介面技術193
8.2.1串列通信介面技術193
8.2.2PROFIBUS 現場匯流排199
8.2.3基金會現場匯流排FF 205
8.3無線介面技術207
8.3.1ZigBee 技術207
8.3.2藍牙技術211
8.3.3Wi-Fi 技術215
8.3.4433MHz 專用通信技術與LoRa 通信技術218
8.4智慧工廠中的通信222
8.5本章小結223

第9章 狀態監測與環境控制224
9.1概述224
9.2生產加工過程監控225
9.2.1生產過程監測227
9.2.2設備運行狀態監測228
9.2.3智慧工廠設備智慧管理系統229
9.3環境控制233
9.4安全管控234
9.4.1安全管控基本原理235
9.4.2安全生產影響因素與安全管控內容236
9.4.3全要素安全管控方法238
9.5本章小結240

第10章 虛擬模擬技術241
10.1基本概念241
10.1.1定義241
10.1.2特點242
10.1.3發展歷程243
10.1.4發展趨勢243
10.1.5應用244
10.2智慧工廠虛擬模擬系統245
10.3本章小結250
參考文獻251