智能制造技术基础(第二版)

《智能制造技术基础》自2017年首次出版以来，得到广大读者关注和好评。结合教学需求，在*版的基础上进行改版，内容全面新颖，体系完整，全面反映智能制造技术现状及发展，具有前沿性、创新性等特点。该书配教学课件。

  本书主要内容包括：智能制造技术的内涵和体系，人工智能与专家系统，智能设计，智能工艺规划和智能加工数据库，智能监测、诊断与控制，智能制造系统，智能制造装备等。
  全书共分为7章。第1章概论，主要介绍了智能制造技术在当前制造领域的重要地位和作用、智能制造技术的发展背景和研究进展、智能制造技术的体系结构。第2章人工智能与专家系统，主要介绍了知识表示方法、确定性推理、状态空间搜索、机器学习、专家系统、神经网络。第3章智能设计，主要介绍了智能制造环境下的产品模型、智能CAD系统的设计模型、智能CAD系统的设计方法、智能化空间布局设计、智能CAD系统实例、基于虚拟现实的智能设计、基于数字孪生的智能设计。第4章智能工艺规划与智能数据库，主要介绍了计算机辅助工艺规划及其智能化、加工工艺智能数据库、难加工材料切削智能数据库系统、凸轮轴数控磨削工艺智能数据库的建立、数控加工自动编程技术现状与发展。第5章制造过程的智能监视、诊断与控制，主要介绍了接口技术、智能监视与诊断、制造过程的结构模型、智能控制策略、制造过程的智能控制等。第6章智能制造系统，主要介绍了智能制造系统体系架构、调度控制及供应链管理。第7章智能制造装备，主要介绍了高档数控机床、工业机器人、3D打印装备、智能化生产线、智能工厂、智能装配、智能物流等。
  本书可作为高等学校机械工程、电气工程及自动化、自动化、计算机科学与技术等专业本科生和研究生专业课程的教材，也可供从事智能制造技术研究及工作的科技人员参考。

邓朝晖，工学博士，二级教授，博士生导师。1999年、2005年、2006年先后任湖南大学副教授、教授、博导，2004年获霍英东教育基金会青年教师奖，2006-2008年任湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心副主任，2010年入选福闽江学者特聘教授，2011年受聘为湖南科技大学湘江学者特聘教授。现任湖南科技大学智能制造研究院院长、难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室主任，中国机械工程学会生产工程分会常务委员、全国高校制造自动化学会常务理事、中机生产工程学会磨粒技术、机床、光整加工技术等专业委员会委员。从事智能磨削工艺软件及云平台、智能磨抛机器人、难加工材料绿色高效精密加工等方向科研与教学工作。已主持主研国家863计划课题、国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金项目等国*级科研项目20余项。发表学术论文220余篇，授权发明专利6项，登记计算机软件著作权30余项，主持获湖南省科学技术进步二等奖1项。

目录

第1章概论(1)

1.1智能制造技术发展背景和意义(1)

1.2智能制造技术内涵、特征、目标及发展趋势(15)

1.3智能制造技术体系(19)

第2章人工智能(37)

2.1概述(37)

2.2知识表示方法(40)

2.3确定性推理(54)

2.4状态空间搜索(62)

2.5专家系统(70)

2.6机器学习(84)

2.7人工神经网络(93)

第3章智能设计(103)

3.1概述(103)

3.2智能设计系统(106)

3.3智能设计的产品模型(108)

3.4智能设计方法(112)

3.5智能CAD系统的开发与实例(115)

3.6基于虚拟现实的智能设计(124)

3.7基于数字孪生的智能设计(126)

第4章工艺智能规划与智能数据库(138)

4.1概述(138)

4.2计算机辅助工艺规划及其智能化(143)

4.3切削智能数据库(163)

4.4磨削智能数据库(177)

4.5数控加工自动编程(188)

第5章制造过程的智能监测、诊断与控制(202)

5.1概述(202)

5.2智能监测(203)

5.3智能诊断(214)

5.4智能预测(223)

5.5智能控制(229)

5.6典型示范案例(242)

第6章智能制造系统(249)

6.1智能制造系统体系架构(249)

6.2智能制造系统调度控制(254)

6.3智能制造系统供应链管理(269)

6.4智能运维系统(287)

6.5智能制造服务系统(295)

第7章智能制造装备(306)

7.1概述(306)

7.2高档数控机床(308)

7.3工业机器人(313)

7.43D打印装备(320)

7.5智能生产线(328)

7.6智能工厂(332)

7.7智能装配(338)

7.8智能物流(341)

参考文献(344)

  纵观制造业的发展历程，制造业和制造技术发展的主要原因是科学技术的推动与市场需求的牵引。市场需求不断变化驱动制造业的生产规模沿着“小批量→少品种大批量→多品种变批量→大规模定制”的方向发展。科技的高速发展推动制造业的资源配置沿着“劳动密集→设备密集→信息密集→知识密集”的方向发展。与之相适应，制造技术的生产方式沿着“手工→机械化→单机自动化→刚性自动化→柔性自动化→集成敏捷虚拟自动化→数字化网络化智能化”的方向发展。近年来，在工业领域与信息技术领域都发生了深刻的技术变革。工业领域主要包括工业机器人、智能机床、3D打印等技术，而信息技术领域主要包括大数据、云计算、数字孪生、增强现实、5G、工业互联网等技术。这些变革带来了制造业的新一轮革命，特别是作为信息化与工业化高度融合产物的智能制造得到长足发展。随着数字化、自动化、信息化、网络化和人工智能技术的发展，特别是2013年德国工业4.0概念的提出、2015年《中国制造2025》的颁布，智能制造已成为现代先进制造业的重要发展方向，其概念与内涵也在不断地发展和丰富。
  目前，学术界普遍认为智能制造是现代制造技术、人工智能技术和计算机科学技术三者结合的产物。智能制造是在制造过程中由具有一定感知、推理、决策能力的机器部分取代或延伸了人类智能，从而形成的一种由人机共同构成制造决策和执行主体、高度自主化的制造模式与方法。智能制造技术是指面向产品全生命周期的智能设计、智能加工与装配、智能服务、智能管理等专门技术及其集成。智能制造系统是指应用智能制造技术、达成全面或部分智能化的制造过程或组织，按其规模与功能可分为智能机床、智能加工单元、智能生产线、智能车间、智能工厂、智能制造联盟等层级。
  制造活动中包含着大量的数据、信息、经验和知识，智能制造技术追求的目标之一就是要更加有效、充分地利用这些数据、信息、经验和知识，不断提高制造活动的智能水平。人工智能技术在制造系统及其各个环节的广泛应用，使制造信息及知识的获取、表示、传递、存储和推理成为可能；计算机软硬件和计算机网络技术的发展，为智能制造系统提供了基本的技术支撑；传感与控制技术的发展与普及，为大量获取制造数据和信息提供了方便快捷的技术手段，极大提高了对制造数据与信息的获取、处理及应用能力；工业互联网技术、5G、物联网技术的发展及其与智能制造技术的融合，促进了分布智能制造技术的发展，扩展了智能制造的研究领域；数学学科知识直接推动了制造活动从经验到技术、从技术向科学的发展，不仅为智能制造技术奠定了坚实的理论基础，而且还是智能制造技术不断向前发展的理论源泉。
  智能制造技术是市场的必然选择，是先进生产力的重要体现。智能制造技术能提升产品的设计水平，提高企业的生产质量、效率、安全性以及市场快速响应能力。智能制造技术不仅推动了机械制造、航空航天、电子信息、轨道交通、化工冶金等行业的智能化进程，而且还将孕育和促进以制造资源软件中间件、制造资源模型库、材料及工艺数据库、制造知识库、智能物流管理与配送等为主要产品，为其他制造企业提供咨询、分析、设计、维护和生产服务的现代制造服务业的发展。智能制造技术在中国的应用和普及，必将催生一批具有世界先进水平、引领世界制造业发展的龙头企业，推动我国制造业实现自主创新、跨越发展。
  本书主要内容包括：智能制造技术的内涵和技术体系，人工智能与专家系统，智能设计，智能工艺规划和智能加工数据库，智能监测、预测、诊断与控制，智能制造系统，智能制造装备等。本书可供高等学校机械工程、电气工程及自动化、自动化、计算机科学与技术等专业作为本科生和研究生专业课程的教材，也可供从事智能制造技术研究及工作的科技人员参考。
  本书由邓朝晖、万林林、邓辉、张晓红、刘伟、李时春主编。在本书的编写过程中，编者参阅和引用了不少国内外学术文献等，已在书后的参考文献中列出。在本书的编写过程中，李重阳、佘帅龙、钟君焐、戴鹏、尹晖、商圆圆、胡扬轩、黄文良等做了大量的文字和图表的处理工作，特在此表示感谢。
  智能制造技术作为制造业重点发展和主攻的新兴技术，涉及面广，书中难免存在不足之处。恳请读者给予批评指正，不胜感激。