在國家973計劃、國家自然科學基金項目、中國工程院發(fā)展戰(zhàn)略咨詢項目等項目的資助下,作者所在團隊在智能設(shè)計與制造領(lǐng)域做了一系列研究與應(yīng)用工作,取得了一系列理論與應(yīng)用研究成果,并在多個企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造中獲得成功應(yīng)用。
本書融合了作者所在科研團隊多年對智能制造關(guān)鍵技術(shù)研究的歸納與總結(jié),從智能設(shè)計、智能加_T‘、智能裝配、智能服務(wù)這四個方面較為系統(tǒng)地介紹了智能制造的關(guān)鍵技術(shù)及其企業(yè)應(yīng)用,包括設(shè)計方案的智能決策、設(shè)計模型的智能求解、加-工藝的智能優(yōu)化、加_T.過程的智能監(jiān)控、加工質(zhì)量的智能檢測、裝配定位的智能導航、裝配工藝的智能規(guī)劃、裝配質(zhì)量的智能分析以及裝備服役的智能服務(wù)等。
本書供從事智能設(shè)計與智能制造、數(shù)學化設(shè)計與制造、產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)的研究與工程技術(shù)人員參考,也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)教師、研究生、高年級本科生的參考書。
制造業(yè)是國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ),是立國之本、興國之器、強國之基。沒有強大的制造業(yè),就沒有國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,更不可能支撐強大的國防事業(yè)。
目前,全球制造業(yè)格局正面臨重大調(diào)整,新一代信息技術(shù)與制造業(yè)不斷交叉與融合,引領(lǐng)了以網(wǎng)絡(luò)化和智能化為特征的制造業(yè)變革浪潮。為走出經(jīng)濟發(fā)展困境,美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達國家紛紛提出了“再工業(yè)化”發(fā)展戰(zhàn)略,力圖掌控新一輪技術(shù)革命的主導權(quán),重振制造業(yè),推進產(chǎn)業(yè)升級,營造經(jīng)濟新時代。
在國際制造業(yè)新一輪競爭中,我國制造業(yè)規(guī)模雖躍居世界第一位,卻面臨著大而不強的困境。一方面,制造產(chǎn)業(yè)對外依存度高,高端裝備和產(chǎn)品核心技術(shù)匱乏,高端制造業(yè)發(fā)展滯后,對國家重大工程建設(shè)與國防安全造成嚴重威脅;另一方面,自主創(chuàng)新能力弱,產(chǎn)品檔次不高,缺乏世界知名品牌,資源能源利用效率低,環(huán)境污染問題較為突出,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理,為此,調(diào)整結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效刻不容緩。
智能制造是當前制造技術(shù)的核心發(fā)展方向。智能制造通過制造技術(shù)、信息技術(shù)和人工智能技術(shù)的集成和深度融合,借助計算機收集、存儲、模擬人類專家的制造智能,進行制造各環(huán)節(jié)的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策,取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動,實現(xiàn)制造過程、制造系統(tǒng)與制造裝備的智能感知、智能學習、智能決策、智能控制與智能執(zhí)行。
智能制造給復雜裝備的設(shè)計制造方式以及核心裝備技術(shù)創(chuàng)新帶來了一系列的變革,例如,美國通過采用智能化柔性裝配技術(shù),將戰(zhàn)斗機的生產(chǎn)周期縮短了2/3,成本降低了50%;采用智能控制技術(shù)使得大型工程機械的燃油消耗降低15%以上,大幅提高了作業(yè)效率和質(zhì)量。如何全方位提升裝備設(shè)計制造的智能化水平,已成為學術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界高度關(guān)注的重大科學技術(shù)問題。為此,“德國工業(yè)4.0”“美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”“美國制造業(yè)振興計劃”和“中國制造2025”等國家科技規(guī)劃都把設(shè)計、制造和裝備的智能化列為優(yōu)先發(fā)展方向,引發(fā)了智能制造的研發(fā)熱潮。
近年來,在國家973計劃、國家自然科學基金項目、中國工程院發(fā)展戰(zhàn)略咨詢項目等的資助下,作者所在團隊在智能設(shè)計與制造領(lǐng)域做了一系列研究與應(yīng)用工作,取得了一系列理論與應(yīng)用研究成果,并在多個企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造中獲得成功應(yīng)用。本書融合了作者所在科研團隊多年對智能制造關(guān)鍵技術(shù)研究的歸納與總結(jié),從智能設(shè)計、智能加工、智能裝配、智能服務(wù)這四個方面較為系統(tǒng)地介紹了智能制造的關(guān)鍵技術(shù)及其工程應(yīng)用。
本書撰寫過程中,得到作者所在團隊同事和研究生的大力支持,具體撰寫分工為:第1章(譚建榮、劉振宇)、第2章(馮毅雄、譚建榮)、第3章(徐敬華、劉振宇、彭翔)、第4章(程錦、劉振宇)、第5章(譚建榮、伊國棟)、第6章(譚建榮、何再興)、第7章(劉振宇、裘迪)、第8章(劉振宇、段桂芳)、第9章(劉振宇、段桂芳)、第10章(譚建榮、徐敬華)。
本書的撰寫得到了國內(nèi)外許多同行專家的鼓勵、支持與幫助,也參考了國內(nèi)外許多專家學者的研究成果,在此表示衷心的感謝。
智能制造技術(shù)目前仍處于發(fā)展階段,許多理論、方法與技術(shù)還在不斷地發(fā)展與完善,加之作者水平有限,書中難免存在不妥之處,懇請各位專家與讀者給予批評和指正。
前言
第1章緒論
1.1智能制造的內(nèi)涵與特點
1.1.1智能制造的技術(shù)內(nèi)涵
1.1.2數(shù)字制造與智能制造的聯(lián)系與區(qū)別
1.1.3智能制造的主要特點
1.2智能制造的十項技術(shù)基礎(chǔ)
1.3智能制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
1.3.1智能設(shè)計
1.3.2智能加工
1.3.3智能裝配
1.3.4智能服務(wù)
1.4國內(nèi)外智能制造的國家戰(zhàn)略及應(yīng)用現(xiàn)狀
1.4.1德國工業(yè)4.0
1.4.2美國先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃
1.4.3日本物聯(lián)網(wǎng)升級制造模式
1.4.4中國制造2025
1.4.5企業(yè)智能制造應(yīng)用現(xiàn)狀
1.5從數(shù)字制造到智能制造發(fā)展的技術(shù)途徑
1.5.1從數(shù)字制造到智能制造的三大模式
1.5.2從數(shù)字制造到智能制造的具體途徑
1.6本章小結(jié)
參考文獻
第2章智能設(shè)計:設(shè)計方案的映射與決策
第3章智能設(shè)計:基于知識的協(xié)同求解方法
第4章智能加工:加工工藝的智能優(yōu)化
第5章智能加工:加工過程的智能監(jiān)控
第6章智能加工:加工質(zhì)量的智能檢測
第7章智能裝配:基于智能導航的裝配精確定位技術(shù)
第8章智能裝配:裝配序列與裝配分組的智能規(guī)劃技術(shù)
第9章智能裝配:裝配預(yù)緊力與裝配質(zhì)量智能分析技術(shù)
第10章智能服務(wù):挖掘客戶隱式需求的智能服務(wù)技術(shù)