本書全面介紹了制造業(yè)人工智能系統(tǒng)的概念、系統(tǒng)組成及系統(tǒng)框架，同時，以案例為引導對于整個系統(tǒng)中的不同技術及各種技術在制造業(yè)人工智能系統(tǒng)中的作用與應用進行了介紹。全書分10章，內容包括人工智能系統(tǒng)在制造業(yè)中的作用、增材制造、工業(yè)機器人、物聯(lián)網、工業(yè)互聯(lián)網、工業(yè)區(qū)塊鏈、大數據與云計算、人工智能算法、數字孿生技術、沉浸式擴展現(xiàn)實。
本書以制造過程中數據流作為主線，詳細介紹了不同的新興技術在制造業(yè)人工智能系統(tǒng)中的作用，并且提供了豐富的應用案例，從理論與實踐兩方面解決了與后續(xù)課程的銜接問題，具有系統(tǒng)性、實用性強，內容新穎的特點。
本書可作為普通高等院校機械工程、自動化智能制造及人工智能等相關專業(yè)的本科生及研究生的教材，也可作為工程技術人員的參考用書。
本書配有電子課件，歡迎選用本書作教材的老師登錄www.cmpedu.com注冊下載，或發(fā)jinacmp@163.com索取。
隨著科技革命與產業(yè)革命的深入推進，制造業(yè)作為立國之本、強國之基，在國際競爭中的核心地位不斷凸顯。21 世紀以來，尤其是2008 年全球金融危機以后，發(fā)達國家特別是科技強國紛紛重新審視“去工業(yè)化”政策，包括制造業(yè)外包政策和“重服務輕制造”的思想，重振制造業(yè)成了各國經濟政策和產業(yè)結構迭代升級的主旋律。
近幾年，我國加快制造業(yè)升級的腳步，將包括新一代信息技術產業(yè)、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農機裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械在內的產業(yè)作為未來制造業(yè)升級的重點突破對象。高端制造業(yè)的發(fā)展不能看成是低端制造業(yè)的簡單延伸，而要通過制造業(yè)與人工智能技術的深度結合、制造技術與信息技術的結合，對制造過程進行迭代升級，實現(xiàn)制造業(yè)的跨越式發(fā)展。在制造業(yè)與人工智能技術的結合、制造技術與信息技術的結合中，制造過程中所產生的數據流在其中起著關鍵的作用。針對新興人工智能技術、信息技術與制造業(yè)的結合，本書提出了制造業(yè)人工智能系統(tǒng)的概念。該系統(tǒng)以制造過程中的數據流為基礎，實現(xiàn)制造過程具有對于信息自感知、自決策與自執(zhí)行的能力。
本書以智能化制造技術作為主線，介紹了人工智能系統(tǒng)在制造業(yè)中的應用，著重講解了九種新型數字基礎設施和技術（增材制造、工業(yè)機器人、物聯(lián)網、工業(yè)互聯(lián)網、工業(yè)區(qū)塊鏈、大數據與云計算、人工智能算法、數字孿生技術、沉浸式擴展現(xiàn)實）在制造業(yè)中的應用。九種新型數字基礎設施和技術，以數據要素作為驅動，相互串聯(lián)，從而實現(xiàn)制造業(yè)的智能化。對于我國來說，加快制造業(yè)的智能化，是培育我國經濟增長新動能的必由之路，是搶占未來經濟和科技發(fā)展制高點的戰(zhàn)略選擇，對推動我國制造業(yè)供給側結構性改革，打造我國制造業(yè)競爭新優(yōu)勢，實現(xiàn)制造強國的目標具有重要戰(zhàn)略意義。
本書第1章主要介紹人工智能系統(tǒng)在制造業(yè)中的作用，以及制造業(yè)人工智能系統(tǒng)的含義、系統(tǒng)的體系組成與框架結構。第2章主要對增材制造技術進行介紹，主要包括3D打印的定義、工藝過程、五種典型的3D打印技術（疊層制造技術、熔融沉積成形技術、立體光固化成形技術、選擇性激光燒結技術、三維打印技術）與3D打印材料。第3章主要對工業(yè)機器人的類型以及關鍵技術（傳感器、機械設計、程序設計、導航與定位以及路徑規(guī)劃）進行介紹。第4章主要對物聯(lián)網的定義、研究方向、體系結構、關鍵技術與物聯(lián)網的應用進行介紹。第5章主要介紹工業(yè)互聯(lián)網技術，包括工業(yè)互聯(lián)網的體系架構、功能作用、核心技術與平臺架構，及工業(yè)互聯(lián)網的應用場景與平臺案例。第6章主要對工業(yè)區(qū)塊鏈技術進行介紹，包括區(qū)塊鏈的概念，其在工業(yè)領域中的優(yōu)勢、機遇、挑戰(zhàn)與技術特點，工業(yè)區(qū)塊鏈的技術體系與在制造業(yè)中的應用。第7章主要對大數據與云計算的定義與特征、大數據與云計算的關系、大數據與云計算的基礎技術及兩種技術在工業(yè)生產中的應用進行了介紹。第8章對人工智能算法進行了介紹，主要包括機器學習與深度學習算法的原理與方法，以及人工智能算法的應用。第9章的內容主要包括數字孿生技術的概念、意義及其應用價值，數字孿生技術的體系架構、系統(tǒng)組成、孿生模型、數字孿生的使能技術和數字孿生工具，以及數字孿生在工業(yè)生產中的應用。第10章主要對兩種沉浸式擴展現(xiàn)實技術進行了介紹，即增強現(xiàn)實技術與虛擬現(xiàn)實技術，主要內容包括增強現(xiàn)實技術與虛擬現(xiàn)實技術的定義與特征，兩者的區(qū)別、原理與系統(tǒng)組成，增強現(xiàn)實技術與虛擬現(xiàn)實技術的關鍵技術及其在工業(yè)領域的應用。
本書第1章由張青雷編寫，第2章和第3章由段建國編寫，第4章和第5章由秦際赟編寫，第6章和第7章由周瑩編寫，第8章由王琴編寫，第9章和第10章由劉震編寫。全書由張青雷統(tǒng)稿。
由于編者水平有限，書中難免出現(xiàn)錯誤，敬請廣大讀者批評指正。
編者
前言
第1章人工智能系統(tǒng)在制造業(yè)中的
作用1
1.1制造業(yè)對人工智能的需求1
1.2人工智能概述2
1.2.1人工智能的定義2
1.2.2人工智能的發(fā)展歷程3
1.2.3人工智能的研究與應用領域4
1.3制造業(yè)人工智能系統(tǒng)6
1.3.1制造業(yè)人工智能系統(tǒng)的含義6
1.3.2制造業(yè)人工智能系統(tǒng)的體系組成7
1.3.3制造業(yè)人工智能系統(tǒng)的框架結構9
第2章增材制造16
2.13D打印在生活與工業(yè)中的應用16
2.1.13D打印在日常生活中的應用16
2.1.23D打印在制造領域的應用19
2.23D打印概述23
2.2.13D打印的定義23
2.2.23D打印的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀23
2.2.33D打印工藝過程24
2.33D打印主要技術25
2.3.1疊層制造技術25
2.3.2熔融沉積成形技術27
2.3.3立體光固化成形技術28
2.3.4選擇性激光燒結技術30
2.3.5三維打印技術33
2.43D打印材料35
參考文獻36
第3章工業(yè)機器人38
3.1工業(yè)機器人在工業(yè)中的應用38
3.2工業(yè)機器人概述43
3.2.1工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀44
3.2.2工業(yè)機器人的分類44
3.2.3工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢49
3.3工業(yè)機器人關鍵技術50
3.3.1傳感器部分50
3.3.2機械設計部分57
3.3.3程序設計部分61
3.3.4導航與定位62
3.3.5路徑規(guī)劃64
參考文獻67
第4章物聯(lián)網70
4.1身邊的物聯(lián)網70
4.2物聯(lián)網概述71
4.2.1物聯(lián)網的定義71
4.2.2物聯(lián)網的發(fā)展歷程72
4.2.3物聯(lián)網的研究方向72
4.2.4物聯(lián)網的體系結構73
4.3物聯(lián)網關鍵技術74
4.3.1感知層關鍵技術74
4.3.2網絡層關鍵技術80
4.4物聯(lián)網應用85
4.4.1物聯(lián)網在制造領域的應用85
4.4.2物聯(lián)網在其他領域的應用86
參考文獻94
第5章工業(yè)互聯(lián)網96
5.1工業(yè)互聯(lián)網和生活的聯(lián)系96
5.2工業(yè)互聯(lián)網概述98
5.2.1工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展背景與歷程98
5.2.2工業(yè)互聯(lián)網的體系架構99
5.2.3工業(yè)互聯(lián)網的功能作用100
5.2.4工業(yè)互聯(lián)網的挑戰(zhàn)107
5.3工業(yè)互聯(lián)網技術體系109
5.3.1工業(yè)互聯(lián)網核心技術111
5.3.2工業(yè)互聯(lián)網平臺架構112
5.4工業(yè)互聯(lián)網應用場景116
5.4.1工業(yè)生產過程的應用116
5.4.2企業(yè)運營管理的應用117
5.4.3生產資源優(yōu)化配置的應用117
5.4.4產品生命周期管理的應用118
5.5工業(yè)互聯(lián)網應用案例118
5.5.1工業(yè)互聯(lián)網在制造領域的應用118
5.5.2工業(yè)互聯(lián)網在其他領域的應用130
參考文獻139
第6章工業(yè)區(qū)塊鏈142
6.1區(qū)塊鏈與金融的聯(lián)系142
6.2工業(yè)區(qū)塊鏈概述143
6.2.1區(qū)塊鏈的概念143
6.2.2區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程145
6.2.3區(qū)塊鏈技術在工業(yè)領域中的
優(yōu)勢146
6.2.4區(qū)塊鏈技術在工業(yè)領域中的
機遇148
6.2.5區(qū)塊鏈技術在工業(yè)應用中面臨的
挑戰(zhàn)149
6.2.6工業(yè)區(qū)塊鏈的技術特點151
6.3工業(yè)區(qū)塊鏈技術體系152
6.3.1區(qū)塊鏈系統(tǒng)的總體框架152
6.3.2區(qū)塊鏈的開源技術框架157
6.3.3工業(yè)區(qū)塊鏈的技術方向160
6.3.4工業(yè)區(qū)塊鏈技術開發(fā)工具平臺165
6.4工業(yè)區(qū)塊鏈的應用案例174
6.4.1區(qū)塊鏈在飛機制造中的應用175
6.4.2區(qū)塊鏈在汽車制造中的應用176
參考文獻177
第7章大數據與云計算179
7.1身邊的大數據與云計算179
7.2大數據與云計算概述180
7.2.1大數據的定義與特征180
7.2.2大數據的發(fā)展歷史181
7.2.3云計算182
7.2.4大數據與云計算的關系184
7.3大數據基礎技術與分析技術184
7.3.1大數據基礎技術184
7.3.2大數據分析技術188
7.4云計算基礎技術196
7.4.1虛擬機技術196
7.4.2云存儲技術197
7.5大數據與云計算的應用199
7.5.1大數據與云計算在制造業(yè)中的
應用199
7.5.2大數據與云計算在其他行業(yè)中的
應用200
參考文獻203
第8章人工智能算法205
8.1人工智能與生活205
8.2人工智能基礎算法206
8.2.1機器學習206
8.2.2深度學習214
8.3人工智能算法的應用223
8.3.1人工智能算法在制造領域的
應用223
8.3.2人工智能算法在其他領域的
應用224
參考文獻225
第9章數字孿生技術227
9.1生活中的數字孿生227
9.2數字孿生概述228
9.2.1數字孿生的概念229
9.2.2數字孿生概念的不同形態(tài)230
9.2.3數字孿生的意義231
9.2.4數字孿生的發(fā)展背景與歷程232
9.2.5數字孿生的應用價值234
9.3數字孿生基礎技術237
9.3.1數字孿生體系架構237
9.3.2數字孿生系統(tǒng)組成238
9.3.3數字孿生模型239
9.3.4數字孿生使能技術240
9.3.5數字孿生工具246
9.4數字孿生在工業(yè)生產中的應用249
9.4.1數字孿生在產品全生命周期中的
應用249
9.4.2數字孿生在分布式制造中的
應用250
9.4.3數字孿生在先進制造業(yè)企業(yè)中的
應用253
參考文獻253
第10章沉浸式擴展現(xiàn)實255
10.1身邊的增強現(xiàn)實技術與虛擬現(xiàn)實
技術255
10.1.1生活中的增強現(xiàn)實技術255
10.1.2生活中的虛擬現(xiàn)實技術256
10.2增強現(xiàn)實技術與虛擬現(xiàn)實技術
概述257
10.2.1增強現(xiàn)實技術的定義與特征257
10.2.2虛擬現(xiàn)實技術的定義與特征258
10.2.3增強現(xiàn)實技術與虛擬現(xiàn)實技術的
區(qū)別258
10.2.4增強現(xiàn)實技術與虛擬現(xiàn)實技術的
發(fā)展歷史與現(xiàn)狀258
10.3增強現(xiàn)實技術與虛擬現(xiàn)實技術
基礎263
10.3.1增強現(xiàn)實技術原理263
10.3.2虛擬現(xiàn)實技術原理266
10.3.3增強現(xiàn)實系統(tǒng)的組成271
10.3.4虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成272
10.4增強現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實關鍵技術275
10.4.1交互技術275
10.4.2顯示技術279
10
書單推薦
