第1章緒論 1
1.1  智能制造的概念及意義 2
1.1.1  智能制造的概念 2
1.1.2  智能制造的意義 3
1.2  國內外智能制造發展現狀 4
1.2.1  智能制造的發展歷程 4
1.2.2  美國智能制造發展 5
1.2.3  德國智能制造發展 6
1.2.4  英國智能制造發展 8
1.2.5  法國智能制造發展 8
1.2.6  日本智能制造發展 9
1.2.7  韓國智能制造發展 9
1.2.8  加拿大智能制造發展 10
1.2.9  中國智能制造發展 10
本章小結 12
思考題 12

第2章  智能制造基本理論 13
2.1  智能制造的內涵、特征、範式及技術機理 14
2.1.1  智能制造的內涵 14
2.1.2  智能制造的特征 15
2.1.3  智能制造的基本範式 16
2.1.4  智能制造的技術機理 18
2.2  智能制造關鍵技術 20
2.2.1  物聯網技術 20
2.2.2  工業大數據技術 21
2.2.3  人工智能 21
2.2.4  工業互聯網 21
2.2.5  數字孿生技術 21
2.2.6  增材制造技術 22
2.2.7  機器人技術 22
2.2.8  信息化繫統 22
2.3  智能制造架構模型 23
2.3.1  德國工業4.0參考架構（RAMI 4.0） 23
2.3.2  美國工業互聯網參考架構（IIRA） 24
2.3.3  NIST智能制造生態繫統 26
2.3.4  日本工業價值鏈參考架構 27
2.3.5  中國智能制造標準體繫架構 27
2.4  智能制造發展趨勢 30
本章小結 32
思考題 32

第3章  先進制造技術 33
3.1  先進制造技術的內涵及體繫結構 35
3.1.1  先進制造技術的提出背景 35
3.1.2  先進制造技術的定義及特點 36
3.1.3  先進制造技術的體繫結構 37
3.1.4  先進制造技術的關鍵技術 39
3.1.5  先進制造技術的應用 40
3.1.6  先進制造技術的發展趨勢 42
3.2  增材制造技術 43
3.2.1  增材制造技術的基本原理及特點 44
3.2.2  增材制造技術的發展歷程 46
3.2.3  增材制造技術的分類及主要方法 46
3.2.4  增材制造技術的關鍵技術 53
3.2.5  增材制造技術的應用領域 54
3.2.6  增材制造技術的發展趨勢 58
3.3  數字化制造技術 58
3.3.1  數字化制造技術的定義及內涵 59
3.3.2  數字化制造技術的發展歷程 60
3.3.3  數字化制造技術的關鍵技術 61
3.3.4  數字化制造技術的主要內容 62
3.3.5  數字化制造技術的應用領域 64
3.3.6  數字化制造技術的發展趨勢 67
3.4  綠色制造技術 68
3.4.1  綠色制造技術的定義及內涵 68
3.4.2  綠色制造技術的發展 69
3.4.3  綠色制造技術的內容 71
3.4.4  綠色制造技術的應用 73
3.4.5  綠色制造技術的發展趨勢 75
3.5  虛擬制造技術 76
3.5.1  虛擬制造技術的定義 76
3.5.2  虛擬制造技術的發展 76
3.5.3  虛擬制造技術的分類及特點 77
3.5.4  虛擬制造技術的關鍵技術 78
3.5.5  虛擬制造技術的應用領域 78
3.6  納米制造技術 79
3.6.1  納米制造的定義 80
3.6.2  納米制造的發展 80
3.6.3  納米制造的分類 81
3.6.4  納米制造技術的應用領域 84
3.6.5  納米制造技術的發展趨勢與挑戰 85
3.7  雲制造技術 86
3.7.1  雲制造技術的定義及特征 86
3.7.2  雲制造技術的關鍵技術 87
3.7.3  雲制造技術的應用方向 88
3.7.4  雲制造技術的研究方向 89
本章小結 90
思考題 90

第4章  工業智能軟件 91
4.1  概述 92
4.1.1  工業軟件的定義 92
4.1.2  工業軟件的分類 92
4.2  企業資源計劃（ERP） 93
4.2.1  ERP的定義 93
4.2.2  ERP的發展歷程 95
4.2.3  ERP的體繫架構與功能 101
4.2.4  ERP實施方法 105
4.2.5  典型的ERP繫統 106
4.3  制造執行繫統（MES） 111
4.3.1  MES的定義 111
4.3.2  MES的發展歷程 112
4.3.3  MES的體繫架構 113
4.3.4  典型MES應用案例 115
4.3.5  MES的發展趨勢 118
4.4  產品全生命周期管理（PLM） 119
4.4.1  PLM的定義 119
4.4.2  PLM的發展歷程 120
4.4.3  PLM的功能 121
4.4.4  PLM的繫統框架 123
4.4.5  典型PLM應用案例 125
4.4.6  PLM的發展趨勢 126
本章小結 129
思考題 129

第5章  計算機集成制造繫統 130
5.1  計算機集成制造繫統（CIMS） 132
5.1.1  CIMS的定義 132
5.1.2  CIMS的發展歷程 133
5.1.3  CIMS的繫統構成 133
5.1.4  CIMS的遞階控制結構 135
5.1.5  CIMS的技術構成 137
5.1.6  CIMS的發展趨勢 137
5.2  智能CAD技術 138
5.2.1  智能CAD技術的發展 138
5.2.2  智能CAD繫統 140
5.2.3  智能CAD繫統的實現方法 141
5.2.4  智能CAD技術的應用及開發 142
5.3  智能CAPP技術 149
5.3.1  概述 149
5.3.2  智能CAPP的發展 150
5.3.3  智能CAPP繫統 152
5.3.4  智能CAPP關鍵技術 154
5.3.5  智能CAPP的開發案例 154
5.4  CAM技術 161
5.4.1  概述 161
5.4.2  CAM軟件的發展 161
5.4.3  CAM軟件的應用 165
5.4.4  CAD/CAPP/CAM繫統集成 166
5.5  柔性制造繫統（FMS） 170
5.5.1  FMS的發展歷程 170
5.5.2  FMS的基本概念 171
5.5.3  FMS的組成 172
5.5.4  FMS的控制繫統 173
5.5.5  FMS的分類 175
5.5.6  FMS的發展趨勢 176
5.5.7  FMS的生產運作與管理 176
本章小結 179
思考題 179

第6章  新一代智能制造信息支撐技術 180
6.1  智能傳感技術 182
6.1.1  傳感器 182
6.1.2  智能傳感器 183
6.1.3  智能傳感器的特點 184
6.1.4  智能傳感器的功能 185
6.1.5  智能傳感器的關鍵技術 186
6.1.6  智能傳感技術在智能制造中的應用 187
6.1.7  智能傳感技術的發展趨勢 190
6.2  物聯網與工業物聯網 190
6.2.1  物聯網 191
6.2.2  工業物聯網 197
6.3  工業互聯網 200
6.3.1  工業互聯網內涵 201
6.3.2  工業互聯網體繫架構 201
6.3.3  工業互聯網關鍵技術 208
6.3.4  工業互聯網的應用 210
6.3.5  工業互聯網的發展趨勢 210
6.4  人工智能 212
6.4.1  人工智能的概念 212
6.4.2  人工智能的發展歷程 212
6.4.3  人工智能的關鍵技術 214
6.4.4  人工智能的應用 217
6.4.5  人工智能的發展趨勢 218
6.5  大數據與工業大數據 220
6.5.1  大數據 220
6.5.2  工業大數據 227
6.5.3  工業大數據與智能制造 231
6.5.4  工業大數據與工業互聯網 231
6.6  雲計算與邊緣計算 232
6.6.1  雲計算 232
6.6.2  邊緣計算 240
6.6.3  邊緣計算與雲計算的協同 242
6.6.4  邊雲協同在智能制造中的應用 243
6.7  虛擬現實/增強現實/混合現實技術 244
6.7.1  虛擬現實技術 244
6.7.2  增強現實技術 247
6.7.3  混合現實技術 250
6.7.4  VR/AR/MR與智能制造 251
6.8  數字孿生與工業數字孿生 252
6.8.1  數字孿生 252
6.8.2  工業數字孿生 257
6.8.3  數字孿生與智能制造 260
本章小結 263
思考題 264

第7章  智能制造中的智能裝備 265
7.1  智能機床 266
7.1.1  數控機床 266
7.1.2  智能機床技術 270
7.1.3  智能機床與智能制造 274
7.2  工業機器人 275
7.2.1  工業機器人的發展歷程 275
7.2.2  工業機器人的定義和特點 277
7.2.3  工業機器人的分類 278
7.2.4  工業機器人的組成 281
7.2.5  工業機器人的主要技術參數 283
7.2.6  工業機器人在智能制造中的應用 284
7.2.7  工業機器人的發展趨勢 287
7.3  智能物流設備 288
7.3.1  智能物流設備分類 288
7.3.2  AGV繫統 289
7.3.3  智能倉儲繫統 297
本章小結 302
思考題 302

第8章  智能工廠 303
8.1  數字化工廠與智能工廠 304
8.1.1  數字化工廠 304
8.1.2  智能工廠 307
8.2  CPS與CPPS 308
8.2.1  CPS 308
8.2.2  CPPS 310
8.3  智能工廠的三項集成 313
8.4  智能工廠的特征 314
8.5  智能工廠的架構與建設模式 315
8.5.1  智能工廠的基本架構 315
8.5.2  智能工廠主要建設模式 318
8.6  智能工廠的實例 320
本章小結 331
思考題 331

參考文獻 332

在當今世界形勢下，強大的制造業已成為國家整體實力的基石。“中國制造2025”奠定了中國的制造強國戰略，要發展先進的制造業，智能制造無疑是制造業轉型升級的關鍵點。智能制造基於新一代信息技術，貫穿設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有以智能工廠為載體、以關鍵制造環節智能化為核心、以端到端數據流為基礎、以網絡互聯為支撐等特征，可有效縮短產品研制周期、降低運營成本、提高生產效率、提升產品質量、降低資源和能源消耗。目前中國作為世界新的制造中心，正在從制造大國走向制造強國，亟需智能制造工程相關的專業技術人纔。
智能制造是一個繫統工程，集成了數字化設計與制造、智能裝備、工業機器人、工業物聯網、人工智能、大數據等關鍵技術，涉及機械工程、控制工程、計算機科學和管理科學等多個學科，融合了各相關學科的最新發展技術。其涉及的知識面很寬，因此，想要全面了解智能制造，智能制造概論或導論教材尤為重要。
本書寫作條理清晰、要點突出，從智能制造整體出發，全面繫統地介紹智能制造的基本概念及其涉及的相關。全書共分8章。第1章為緒論，主要介紹了智能制造概念及國內外智能制造的發展現狀。第2章為智能制造基本理論，對智能制造的內涵與特征進行了詳細介紹，並詳細說明了智能制造的技術機理；在此基礎上，還介紹了智能制造中比較重點的幾項關鍵技術；最後，詳細介紹了當前主流的智能制造架構模型。第3章為先進制造技術，首先介紹了先進制造技術的內涵及其體繫結構；然後從定義、發展、關鍵技術及應用領域等方面重點介紹了先進制造技術中涉及的增材制造技術、數字化制造技術、綠色制造技術、虛擬制造技術、納米制造技術和雲制造技術。第4章為工業智能軟件，首先介紹了工業軟件的定義及其分類；然後從定義、發展、體繫及功能等方面分別重點介紹了工業軟件中信息管理、生產控制、研發設計三類最具代表性的軟件ERP、MES、PLM。第5章為計算機集成制造繫統，首先介紹了CIMS的定義、發展、繫統構成等內容；然後從定義、發展、體繫及功能等方面分別重點介紹了CIMS中比較有代表性的CAD、CAPP、CAM、FMS。第6章為新一代智能制造信息支撐技術，從基本概念、工作原理、發展歷程、關鍵技術及智能制造中的應用等方面出發，重點介紹了智能傳感技術、物聯網與工業物聯網、工業互聯網、人工智能、大數據與工業大數據、雲計算與邊緣計算、虛擬現實/增強現實/混合現實、數字孿生與工業數字孿生技術等。第7章為智能制造中的智能裝備，從基本概念、工作原理、發展歷程、關鍵技術及智能制造中的應用等方面出發，重點介紹了智能制造裝備中的智能機床、工業機器人和智能物流設備。第8章為智能工廠，首先介紹了數字化工廠和智能工廠的內涵與特征；然後介紹了智能工廠的核心CPS及其進一步發展的CPPS；在此基礎上，介紹了智能工廠的三項集成和基本特征，進一步介紹了智能工廠架構與建設模式；最後介紹了國內典型的智能工廠的實際案例。
在本書的撰寫過程中，參閱了大量圖書、論文以及其他形式的參考資料，並在書後的參考文獻中列出，以便讀者可以拓展閱讀。在此，特向所有參考文獻的原作者表示感謝!
由於作者理論和技術水平有限，本書難免有不妥之處，敬請專家、同行和讀者批評指正。

編著者