《智能裝備及產(chǎn)線開(kāi)發(fā)：架構(gòu)·場(chǎng)景·實(shí)踐》立足于我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)與實(shí)踐，針對(duì)我國(guó)當(dāng)前智能制造裝備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及前沿趨勢(shì)，全面闡述智能裝備的概念內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐對(duì)策；重點(diǎn)介紹數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等智能裝備的機(jī)械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與場(chǎng)景應(yīng)用；深度剖析智能產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)與布局開(kāi)發(fā)；詳細(xì)探討了智能工廠物流系統(tǒng)的規(guī)劃步驟與落地路徑，比如智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、AGV 物流系統(tǒng)等；針對(duì)汽車、航天、鍛造等行業(yè)的智能裝備與產(chǎn)線開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，提出了行之有效的實(shí)踐策略。
本書對(duì)從事制造工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、機(jī)械電子工程等相關(guān)專業(yè)的人員具有較高的參考價(jià)值，可作為國(guó)內(nèi)高校相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的專業(yè)課程教材。

1.本書全面闡述智能裝備的概念內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐對(duì)策； 2.本書重點(diǎn)介紹數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等智能裝備的機(jī)械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與場(chǎng)景應(yīng)用； 3.本書深度剖析智能產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)與布局開(kāi)發(fā)： 4.本書詳細(xì)探討了智能工廠物流系統(tǒng)的規(guī)劃步驟與落地路徑，比如智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、AGV 物流系統(tǒng)等； 5.本書針對(duì)汽車、航天、鍛造等行業(yè)的智能裝備與產(chǎn)線開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，提出了行之有效的實(shí)踐策略。

工業(yè)是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn)，是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主引擎，也是技術(shù)創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng)。全面推進(jìn)中國(guó)式現(xiàn)代化，必須加快推進(jìn)新型工業(yè)化。同時(shí)，新型工業(yè)化是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的主陣地，是制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)的必由之路。而科技創(chuàng)新是新型工業(yè)化的本質(zhì)屬性，工業(yè)設(shè)備更新則是推進(jìn)新型工業(yè)化的重要抓手。工業(yè)設(shè)備更新以數(shù)字化轉(zhuǎn)型和綠色化升級(jí)為重點(diǎn)，能夠推動(dòng)制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展。
智能裝備及產(chǎn)線開(kāi)發(fā)聚焦于裝備產(chǎn)品，對(duì)信息技術(shù)、智能技術(shù)以及先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)行集成和融合，賦予制造領(lǐng)域?qū)崟r(shí)感知、動(dòng)態(tài)執(zhí)行、優(yōu)化決策等特征，順應(yīng)了制造業(yè)高端化、智能化、綠色化的發(fā)展需求，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。
2011年，美國(guó)提出“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”，旨在激活先進(jìn)制造業(yè)潛力；2013年，德國(guó)正式推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，核心目的是提高工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)；2015年，中國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)——《中國(guó)制造2025》正式發(fā)布，其不僅明確了制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的主體地位，還指明了中國(guó)制造業(yè)未來(lái)10年的頂層規(guī)劃和路線圖，推動(dòng)中國(guó)到2025年基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，邁入制造強(qiáng)國(guó)行列。政策環(huán)境是制造業(yè)發(fā)展的重要支撐，相關(guān)政策的出臺(tái)能夠推動(dòng)新興技術(shù)與制造業(yè)的融合。在政策的引導(dǎo)下，我國(guó)制造業(yè)智能化、高端化的進(jìn)程不斷加快。
近些年，得益于國(guó)家政策的支持以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)的自動(dòng)化、數(shù)字化、集成化、智能化水平不斷提升，智能制造行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模呈快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。隨著智能制造應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓寬以及企業(yè)對(duì)智能裝備需求的持續(xù)增加，我國(guó)智能裝備領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸，以工業(yè)機(jī)器人、新型傳感器、智能控制系統(tǒng)、自動(dòng)化生產(chǎn)線等為代表的智能裝備產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)逐步形成，并涌現(xiàn)出了一批在細(xì)分領(lǐng)域具有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的知名企業(yè)。
新型工業(yè)化是現(xiàn)代化的必由之路，要體現(xiàn)知識(shí)化、信息化、全球化、生態(tài)化的本質(zhì)特征，工業(yè)生產(chǎn)體系就需要以智能裝備及產(chǎn)線為基礎(chǔ)。智能裝備及產(chǎn)線可應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)、質(zhì)量檢測(cè)、物流倉(cāng)儲(chǔ)等多個(gè)環(huán)節(jié)，適用于工程機(jī)械、汽車、半導(dǎo)體、3C（計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)類電子）等多種產(chǎn)業(yè)，下游應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。隨著細(xì)分領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈以及終端用戶需求的不斷提升，對(duì)制造裝備及產(chǎn)線的靈活性、穩(wěn)定性、精度、可靠性等均提出了更高的要求。隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的進(jìn)步，智能裝備企業(yè)也需要加強(qiáng)對(duì)核心技術(shù)的研發(fā)，推動(dòng)新興技術(shù)與裝備制造技術(shù)的深度融合。
目前，我國(guó)智能裝備及產(chǎn)線的信息化、自動(dòng)化、集成化、智能化水平正不斷提升。軟件與硬件的深度集成使得產(chǎn)線中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均能夠接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)傳輸產(chǎn)生的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，并基于生產(chǎn)需要調(diào)整產(chǎn)線配置；信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合使得智能裝備及產(chǎn)線具備高度自動(dòng)化與智能化，增強(qiáng)了裝備的信息交互、自我學(xué)習(xí)能力，使其能夠靈活適應(yīng)不同的生產(chǎn)對(duì)象以及復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境。
不過(guò)，由于制造領(lǐng)域具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，智能裝備及產(chǎn)線開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)型升級(jí)是一個(gè)長(zhǎng)期持續(xù)的過(guò)程。同時(shí)，我國(guó)智能制造行業(yè)也正面臨一系列挑戰(zhàn)。在國(guó)家政策的支持以及新興技術(shù)的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出一批在技術(shù)方面已經(jīng)有所突破的智能裝備企業(yè)。其次，我國(guó)智能裝備領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人才較為緊缺，由于制造領(lǐng)域具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，加之智能裝備往往需要定制化生產(chǎn)，這就要求企業(yè)在設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)以及維護(hù)等環(huán)節(jié)中均應(yīng)有專業(yè)技術(shù)人才的輔助，而且這些人才應(yīng)是綜合掌握信息技術(shù)、機(jī)械工程、電氣等專業(yè)知識(shí)的復(fù)合型人才。但人才的培養(yǎng)既需要系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，又離不開(kāi)大量的實(shí)踐積累，因此，專業(yè)技術(shù)人員緊缺必然會(huì)給行業(yè)發(fā)展帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。
本書立足于“加快構(gòu)建新發(fā)展格局，著力推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展”的大背景，結(jié)合作者團(tuán)隊(duì)多年來(lái)在智能制造領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)和成果，分別從智能裝備的七大維度闡述了智能裝備及產(chǎn)線開(kāi)發(fā)的架構(gòu)、場(chǎng)景和實(shí)踐。
由于作者水平有限，書中難免有不妥之處，請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

著者

第1章 智能裝備概述 001～026
1.1　智能裝備：智能制造的核心要素　002
1.1.1　智能制造的概念及其內(nèi)涵　002
1.1.2　智能制造系統(tǒng)的核心特征　003
1.1.3　智能裝備特征與商業(yè)模式　004
1.1.4　我國(guó)智能裝備的發(fā)展路徑　006
1.2　我國(guó)智能裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)　008
1.2.1　智能裝備行業(yè)的政策體系　008
1.2.2　智能裝備行業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局　010
1.2.3　智能裝備行業(yè)存在的問(wèn)題　012
1.2.4　智能裝備行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)　013
1.3　數(shù)字化工藝在智能裝備中的應(yīng)用　015
1.3.1　數(shù)字化工藝賦能智能制造　015
1.3.2　數(shù)字化工藝的重要性　017
1.3.3　工藝數(shù)據(jù)數(shù)字化管理技術(shù)　020
1.3.4　數(shù)字化工藝的應(yīng)用與實(shí)踐　022

第2章 數(shù)控機(jī)床技術(shù)與應(yīng)用 027～054
2.1　數(shù)控機(jī)床技術(shù)的演變特征與發(fā)展　028
2.1.1　數(shù)控機(jī)床技術(shù)的演變路徑　028
2.1.2　數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展特征　030
2.1.3　數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式　031
2.2　數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)組成　033
2.2.1　數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵裝置　033
2.2.2　數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)　035
2.2.3　數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)　037
2.2.4　數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)系統(tǒng)　038
2.3　國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)　040
2.3.1　數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)　040
2.3.2　數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)　041
2.3.3　數(shù)控系統(tǒng)的智能化技術(shù)　043
2.4　數(shù)控機(jī)床裝備互聯(lián)互通互操作標(biāo)準(zhǔn)　045
2.4.1　數(shù)控機(jī)床大數(shù)據(jù)主要類型　045
2.4.2　數(shù)控機(jī)床互聯(lián)互通互操作　047
2.4.3　互聯(lián)互通互操作工控協(xié)議　049

第3章 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 055～086
3.1　面向智能制造的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用　056
3.1.1　工業(yè)機(jī)器人概念與特征　056
3.1.2　應(yīng)用場(chǎng)景1：機(jī)械加工　058
3.1.3　應(yīng)用場(chǎng)景2：產(chǎn)品研發(fā)　058
3.1.4　應(yīng)用場(chǎng)景3：貼簽噴涂　059
3.1.5　應(yīng)用場(chǎng)景4：汽車生產(chǎn)制造　060
3.1.6　應(yīng)用場(chǎng)景5：無(wú)人行車　061
3.2　基于工業(yè)機(jī)器人的柔性生產(chǎn)線設(shè)計(jì)　062
3.2.1　柔性生產(chǎn)線的工作原理　062
3.2.2　柔性生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　063
3.2.3　工業(yè)機(jī)器人的手爪設(shè)計(jì)　067
3.3　基于工業(yè)機(jī)器人的模具生產(chǎn)線設(shè)計(jì)　068
3.3.1　模具生產(chǎn)線的系統(tǒng)架構(gòu)　068
3.3.2　模具生產(chǎn)線的硬件組成　070
3.3.3　生產(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)　075
3.3.4　生產(chǎn)線SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)　076
3.4　基于ABB工業(yè)機(jī)器人的碼垛系統(tǒng)設(shè)計(jì)　077
3.4.1　碼垛機(jī)器人的構(gòu)成與原理　077
3.4.2　碼垛系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)　080
3.4.3　機(jī)器人碼垛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　082
3.4.4　基于RobotStudio的仿真設(shè)計(jì)　083

第4章 智能產(chǎn)線規(guī)劃與設(shè)計(jì) 087～108
4.1　智能產(chǎn)線的規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)施步驟　088
4.1.1　智能產(chǎn)線規(guī)劃的考慮因素　088
4.1.2　智能產(chǎn)線調(diào)研與分析流程　090
4.1.3　智能產(chǎn)線規(guī)劃的關(guān)鍵步驟　092
4.1.4　智能產(chǎn)線建設(shè)的案例實(shí)踐　094
4.2　智能產(chǎn)線規(guī)劃與仿真技術(shù)應(yīng)用　095
4.2.1　傳統(tǒng)產(chǎn)線設(shè)計(jì)與規(guī)劃的痛點(diǎn)　095
4.2.2　智能生產(chǎn)線仿真的關(guān)鍵技術(shù)　097
4.2.3　智能生產(chǎn)線仿真技術(shù)的價(jià)值　098
4.2.4　智能生產(chǎn)線仿真技術(shù)的應(yīng)用　099
4.3　基于數(shù)字孿生的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與調(diào)試　100
4.3.1　數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)　100
4.3.2　智能生產(chǎn)線的數(shù)字化設(shè)計(jì)　101
4.3.3　數(shù)字孿生系統(tǒng)的模型搭建　103
4.3.4　生產(chǎn)線軟件在環(huán)虛擬調(diào)試　106

第5章 智能產(chǎn)線架構(gòu)與開(kāi)發(fā) 109～138
5.1　智能裝配生產(chǎn)線架構(gòu)與開(kāi)發(fā)　110
5.1.1　智能裝配生產(chǎn)線的基本概念　110
5.1.2　智能裝配生產(chǎn)線的總體布局與信息化集成　111
5.1.3　智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)　112
5.1.4　裝配線平衡與物流調(diào)度協(xié)同　117
5.2　機(jī)械加工產(chǎn)線的總體布局與開(kāi)發(fā)　119
5.2.1　機(jī)械加工生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)思路　119
5.2.2　機(jī)械加工生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成　121
5.2.3　機(jī)械加工生產(chǎn)線的布局形式　125
5.3　汽車焊裝產(chǎn)線的總體布局與開(kāi)發(fā)　128
5.3.1　焊裝生產(chǎn)線的原理與構(gòu)成　128
5.3.2　焊裝生產(chǎn)線的形式與特點(diǎn)　130
5.3.3　焊接生產(chǎn)線的布局與設(shè)計(jì)　131
5.3.4　機(jī)器人在焊裝生產(chǎn)線的應(yīng)用　135

第6章 智能物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 139～178
6.1　智能工廠物流系統(tǒng)規(guī)劃步驟與關(guān)鍵要素　140
6.1.1　智能工廠物流的需求梳理　140
6.1.2　智能工廠物流的概念設(shè)計(jì)　141
6.1.3　智能工廠物流的初步規(guī)劃　144
6.1.4　智能工廠物流的詳細(xì)規(guī)劃　146
6.1.5　智能工廠物流的方案驗(yàn)證　148
6.2　智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)路徑　150
6.2.1　智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的主要特征　150
6.2.2　智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)　151
6.2.3　智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)　154
6.2.4　智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)路徑　157
6.3　基于AGV的物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)　159
6.3.1　AGV物流系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)　159
6.3.2　AGV智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)　162
6.3.3　AGV調(diào)度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　166
6.3.4　AGV貨物智能分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)　171

第7章 智能產(chǎn)線的行業(yè)實(shí)踐 179～204
7.1　汽車行業(yè)：智能生產(chǎn)線改造實(shí)踐　180
7.1.1　汽車制造領(lǐng)域的主要裝備　180
7.1.2　汽車制造裝備的主要特征　182
7.1.3　焊裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化改造　184
7.1.4　沖壓生產(chǎn)線的自動(dòng)化改造　186
7.1.5　生產(chǎn)線自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)改造　188
7.2　航天行業(yè)：飛機(jī)脈動(dòng)總裝智能生產(chǎn)線　189
7.2.1　脈動(dòng)總裝智能生產(chǎn)線架構(gòu)　189
7.2.2　脈動(dòng)總裝智能生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)　191
7.2.3　智能生產(chǎn)線信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)　193
7.2.4　智能生產(chǎn)線硬件平臺(tái)研制　194
7.3　鍛造行業(yè)：實(shí)現(xiàn)鍛造智能化升級(jí)　197
7.3.1　鍛造車間的智能系統(tǒng)應(yīng)用　197
7.3.2　鍛造企業(yè)信息化轉(zhuǎn)型路徑　199
7.3.3　智能鍛造全生命周期管理　202

參考文獻(xiàn) 205～209