智能制造实践

智能制造是一种新的制造方式，它面向产品的全生命周期，以新一代信息技术为基础，以制造系统为载体，在其关键环节或过程，具有一定自主性的感知、学习、分析、决策、通讯与协调控制能力，能动态地适应制造环境的变化，从而实现某些优化目标。本书介绍了智能制造的内涵与特征，提出了智能制造的总体架构，详细解读了智能制造使能技术发展及应用实践，并从从智能产品、智能设计等十个方面对智能制造核心应用领域进行探讨，提出了智能制造推进策略建议，结合应用案例进行详细说明。

黄培，教授级高工，e-works数字化企业网总编、CEO，华中科技大学兼职教授。1997年获华中科技大学工学博士，2001年获美国仁斯利尔大学（RPI）拉里管理学院高级管理证书。目前担任智能制造国际联盟（筹）副秘书长，是工信部信息通信经济专家委员会委员、中国人工智能学会智能制造专业委员会副主任委员、湖北省人工智能学会副理事长、湖北省机械工程学会副理事长。为数百家企业提供过咨询服务，率领企业赴十多个发达国家考察了100多家优秀企业，曾担任三项国家863项目的负责人，荣获国家科技进步二等奖。

Preface前言

从

最早制造石斧等简单工具到今天能够制造纳米级芯片和飞向外太空的飞行器,制造活动伴随着人类社会的繁衍而不断进化。始于18世纪60年代的第一次工业革命用机器替代了手工劳动； 始于19世纪60年代的第二次工业革命推动人类社会进入了电气时代，极大地推动了社会生产力的发展； 而到了20世纪四五十年代，以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的第三次工业革命应运而生，人类社会进入了信息时代； 进入21世纪以来，随着互联网经济的蓬勃发展，物联网被广泛应用，人工智能技术逐渐实用化，计算和存储能力不断提升、成本迅速下降，通信技术不断进化，基因工程和量子计算等新兴技术兴起，以数字化、自动化和智能化为根本特征的第四次工业革命已经到来。

全球制造业面临着自然灾害、瘟疫、贸易壁垒，甚至逆全球化等诸多挑战； 同时，世界各国对产品节能环保的要求越来越高，行业竞争加剧，客户需求日益个性化，产品生命周期不断缩短。在这种动态多变的环境下，全球制造业正在进行深刻变革： 从大批量生产走向大批量定制和个性化定制； 从纵向一体化转向横向一体化，强化供应链协作； 从低成本竞争走向差异化竞争； 从单纯卖产品转向提供产品+服务。

制造企业高度关注各种新技术、新材料和新工艺的应用，从而提高产品的附加值，提升产品质量和生产效率，降低运营成本，实现准时交货，提升核心竞争力。在这种背景下，智能制造日益受到制造企业的广泛关注。智能制造融合了工业软件、工业自动化、工业机器人、工业物联网、虚拟现实、增强现实和增材制造等关键使能技术，能够帮助企业优化企业运营，及时应对市场变化，提升创新能力，实现卓越运营。但是，推进智能制造是一个复杂的系统工程，不同行业、不同规模、不同产品、不同制造模式的制造企业推进智能制造的模式和策略差异很大，面临很多技术、管理、实施与应用的风险。

本书旨在通过剖析国外和国内知名制造企业的实践案例，帮助读者领悟智能制造的内涵、关键使能技术、应用场景、实施难点与推进策略，有效规避风险。本书面向实践，注重理念的落地，结合了eworks数字化企业网成立19年来，在中国工程院李培根院士的指导下，作为中立的第三方，为制造企业进行开展智能制造咨询培训，组织国内外名企进行智能制造考察的实践经验。

相信本书能够成为广大制造企业务实推进智能制造的实践指南。

智能制造实践+Intelligent manufacturing Practice

丛书序2

目 录

第1章智能制造的内涵与价值

1.1全球制造业变革与转型策略

1.2智能制造的发展历程

1.3智能制造的内涵

1.4推进智能制造对制造企业的价值

1.5智能制造领域相关概念之间的区别与联系

第2章智能制造关键使能技术的发展与应用实践

2.1智能制造使能技术分类

2.2工业软件

2.2.1工业软件包含的范畴

2.2.2工业软件的发展趋势

2.2.3主要工业软件概览

2.2.4全球工业软件市场纵览

2.2.5中国工业软件产业发展

2.3工业自动化控制

2.3.1工业自动化控制技术

2.3.2工业自动化控制发展概述

2.3.3工业自动化市场纵览

2.3.4工业自动化产业发展

2.4工业互联网

2.4.1工业互联网的内涵与外延

2.4.2工业互联网的发展趋势

2.4.3工业互联网的市场纵览

2.5工业大数据

2.5.1工业大数据的内涵

2.5.2工业大数据的发展趋势

2.5.3工业大数据市场纵览

2.5.4工业大数据产业发展

2.6人工智能

2.6.1人工智能的内涵与关键技术

2.6.2人工智能发展趋势

2.6.3人工智能产业及市场纵览

2.6.4人工智能典型应用

2.7增材制造

2.7.1增材制造技术的内涵

2.7.2增材制造技术的发展现状

2.7.3增材制造技术发展趋势

2.7.4增材制造技术典型应用

2.7.5增材制造技术市场纵览

2.8工业机器人

2.8.1工业机器人的定义与分类

2.8.2工业机器人的发展趋势

2.8.3全球工业机器人产业与市场纵览

2.8.4中国工业机器人产业与发展现状

2.9数字孪生

2.9.1数字孪生的内涵

2.9.2数字孪生的相关支撑技术

2.9.3数字孪生在制造业的典型应用场景

2.9.4数字孪生主流厂商和解决方案

2.9.5数字孪生在制造业的应用前景展望

2.10虚拟现实与增强现实

2.10.1虚拟现实与增强现实的定义

2.10.2虚拟/增强现实技术发展综述

2.10.3虚拟/增强现实产业构成

2.10.4虚拟/增强现实技术的典型应用

2.11工业信息安全

2.11.1工业信息安全的意义与内涵

2.11.2工业信息安全的类型

2.11.3工业信息安全的形势与挑战

2.11.4工业信息安全防护技术与策略

2.11.5工业信息安全厂商与产品服务

2.12精密测量技术

2.12.1精密测量的内涵

2.12.2精密测量装备

2.12.3精密测量领域市场

第3章智能制造的核心应用

3.1智能产品

3.2智能服务

3.3智能装备

3.4智能产线

3.5智能车间

3.6智能工厂

3.6.1智能工厂的六大特征

3.6.2智能工厂的建设重点

3.6.3智能工厂的成功之道

3.7智能研发

3.7.1智能研发的八个要素

3.7.2智能研发探索与实践

3.8智能管理

3.9智能物流与供应链

3.10智能决策

第4章智能制造推进策略

第4章智能制造推进策略

4.1推进智能制造的难点与误区

4.1.1智能制造推进难点问题

4.1.2推进智能制造的误区与对策

4.2推进智能制造的成功之道

4.3不同行业推进智能制造的特点

4.4智能制造推进策略的制定

第5章智能制造工程的规划与实施

5.1智能制造成熟度评估

5.1.1构建智能制造能力成熟度模型

5.1.2评估方法及过程

5.1.3智能制造效能指标的选择

5.2智能制造规划方法论

5.2.1现状评估阶段

5.2.2业务改进与需求分析

5.2.3智能制造架构整体规划

5.2.4智能制造规划实施落地

5.3智能制造规划的十项基本原则

5.4智能制造解决方案的选型与实施

5.4.1智能制造解决方案选型过程与要点

5.4.2实施过程与要点

第6章国内外智能制造优秀实践案例

6.1小松： 智能施工

6.2罗克韦尔Twinsburg工厂： 互联工厂实践

6.3博世： 数字化技术的应用与实践

6.4三菱电机： 从自动化到智能化产线

6.5约翰·迪尔： 工业物联网应用

6.6广汽埃安： 简单化、轻量化、小型化智能工厂建设

6.7天远科技： 工程机械远程监控系统

6.8恒顺醋业： 传统行业的智能化建设标杆

6.9佛吉亚(无锡)： 全面走向数字化工厂

6.10华菱湘钢： 谱写5G智慧工厂进化论

附录1中国标杆智能工厂百强榜

附录2中国非标自动化集成商百强榜

附录3智能制造趋势与策略课程

部分名词缩略语中英文对照

参考文献

后记