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智能制造的本質(zhì)

作者：寧振波著
出版社：機械工業(yè)出版社出版時間：2021-10-01
開本： 其他 頁數(shù)： 300
本類榜單：經(jīng)濟銷量榜
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智能制造的本質(zhì) 版權(quán)信息

智能制造的本質(zhì) 本書特色

適讀人群 ：制造業(yè)管理及研究人員軟件化的工業(yè)技術(shù) 軟件定義的生產(chǎn)體系 生產(chǎn)關系的優(yōu)化和重構(gòu) 從源頭到本質(zhì)、從方法到實踐系統(tǒng)論述智能制造的本質(zhì) 中國工程院院士、華中科技大學原校長李培根；中國科學院院士、生物物理研究所研究員陳潤生；中國工程院院士、中國航天科工集團科技委委員劉永才；中國船舶集團有限公司總經(jīng)理楊金成；中國工程院制造業(yè)研究室主任、國家制造強國戰(zhàn)略咨詢委員會委員屈賢明；華為公司董事、首席信息官陶景文；中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心制造業(yè)研究室外聘專家、國家智能制造標準化專家咨詢組副組長董景辰；清華大學軟件學院院長、教授王建民；哈爾濱工程大學黨委副書記、教授夏桂華；一汽解放集團股份有限公司董事長胡漢杰；中國航空研究院科技委主任孫俠生；北京聯(lián)訊動力咨詢公司總經(jīng)理林雪萍傾情推薦

智能制造的本質(zhì) 內(nèi)容簡介

本書對智能制造的定義進行了分級解讀。制造是工業(yè)體系，隸屬于自然科學領域；智能是人類的特有屬性，隸屬于社會科學領域。理解智能制造的本質(zhì)，首先要解剖這四個字！霸臁眱H僅是生產(chǎn)的概念；“制”則含有系統(tǒng)的思想，也是制度、標準、規(guī)范、方法；制造不同于生產(chǎn)。制造包含了產(chǎn)品策劃、概念設計、方案設計、產(chǎn)品設計、試制、試驗、批生產(chǎn)、交付及交付后的運營、維護維修，以及管理和決策的方方面面，制造包含生產(chǎn)。人工智能是把人類已經(jīng)擁有的、常年積累的算法、方法和知識，轉(zhuǎn)變成軟件和模型，由計算機執(zhí)行的過程。人類通過工業(yè)革命積累了大量有關產(chǎn)品研制的設計知識、工藝知識、生產(chǎn)知識、設備維修知識、管理和決策知識等，而且這些知識經(jīng)過反復驗證被證明是成熟的。人類把這些知識轉(zhuǎn)變成工業(yè)軟件和數(shù)字化的產(chǎn)品模型，這些軟件和模型在計算機上的執(zhí)行，實現(xiàn)了對數(shù)字產(chǎn)品和物理產(chǎn)品更好的控制，對制造資源更優(yōu)化的配置，形成了全新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，這就是智能制造的本質(zhì)。

智能制造的本質(zhì) 目錄

自 序

**章 制造技術(shù)的發(fā)展、演化、進步和變革

**節(jié) 秦始皇一統(tǒng)天下的秘密

第二節(jié) 蒸汽機：**次工業(yè)革命的基礎

第三節(jié) 電力和流水線：第二次工業(yè)革命的進步

第四節(jié) 計算機與核能：第三次工業(yè)革命的起飛

第五節(jié) 走向智能：第四次工業(yè)革命的曙光

第二章 智能制造的本質(zhì)

**節(jié) 什么是智能制造

第二節(jié) 智能制造的體系和架構(gòu)

第三節(jié) 軟件化的工業(yè)技術(shù)

第四節(jié) 軟件定義的生產(chǎn)體系

第五節(jié) 生產(chǎn)關系的優(yōu)化和重構(gòu)

第三章 智能制造溯源之路

**節(jié) 深入認識BOM和BOP

第二節(jié) 從數(shù)字化產(chǎn)品定義（DPD）開始

第三節(jié) 嵌入式軟件是產(chǎn)品構(gòu)成

第四節(jié) 復雜產(chǎn)品的解耦與重構(gòu)

第五節(jié) 企業(yè)流程與持續(xù)優(yōu)化

第四章 打好基礎，落地生根

**節(jié) PLM：產(chǎn)品全壽命周期概覽

第二節(jié) 數(shù)字化：從工程研制階段開始

第三節(jié) 上甘嶺：從數(shù)字樣機到MBD

第四節(jié) 提性能：用數(shù)字仿真指導試驗

第五節(jié) 制產(chǎn)品：企業(yè)的MBD 戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型

第六節(jié) 保運行：從MBD到IETM再到MRO

第五章 理清概念，輕裝前行

**節(jié) 模型及其演變過程

第二節(jié) 從CPS（賽博物理系統(tǒng)）到HCPS

第三節(jié) 數(shù)字孿生的過去與未來

第四節(jié) 數(shù)字化主線串起制造產(chǎn)品的整個流程

第五節(jié) “兩化融合”“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“智能制造”

附錄

飛機設計技術(shù)的發(fā)展和展望

飛機研發(fā)全壽命周期簡述

飛機設計的發(fā)展歷程

先進飛機設計技術(shù)的發(fā)展

結(jié)束語

專業(yè)術(shù)語表

后記

參考文獻


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智能制造的本質(zhì) 節(jié)選

智能制造是國際公認的實現(xiàn)工業(yè)體系轉(zhuǎn)型升級的新一代工業(yè)技術(shù)，能夠從根本上提升我國復雜產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和研制水平，因此正確理解、全面認識智能制造，對我國制造業(yè)乃至國民經(jīng)濟的發(fā)展具有極其重大的現(xiàn)實意義和歷史意義。 現(xiàn)代工業(yè)體系可以分為39 個工業(yè)大類、151 個中類、525 個小類。中國是世界上唯一全部工業(yè)門類齊全的國家。但是，由于中國與**次、第二次以及第三次工業(yè)革命的黃金時期失之交臂，使許多高端技術(shù)都掌握在西方國家手里，中國制造“大而不強”。第四次工業(yè)革命給了我們絕佳的機會，中國**次可以和發(fā)達國家?guī)缀踉谕粭l起跑線上起跑。我國制造強國的國策就是以兩化深度融合為主線，以智能制造為突破口。但是我國智能制造所存在的問題，簡單來說就是“缺芯少魂”：集成電路芯片是“芯”，工業(yè)軟件是“魂”。不能掌握核心技術(shù)，沒有自己的集成電路和工業(yè)軟件，我國的智能制造是難以實現(xiàn)的。 在過去很長一段時間里，許多人錯誤地認為智能制造就是自動化的生產(chǎn)方式。認為機器人換人、無人工廠、黑燈工廠就是智能制造的“代表”。實際上，這是對智能制造非常片面的認知：機器人換人，解決的是生產(chǎn)現(xiàn)場的手工勞動問題；無人工廠、黑燈工廠解決的是生產(chǎn)線的人工控制問題。類似的，無人倉儲、無人物流也不能代表智能制造。 自動化設備在得到手動或自動輸入的控制指令后，通過系統(tǒng)閉環(huán)，根據(jù)傳感器所獲取的反饋信號，就可以依照人的意愿自動執(zhí)行一系列任務。在整個自動化系統(tǒng)中，*重要的依舊是控制端。它離不開人的控制，什么時候開始、什么時候結(jié)束，都需要由人來決定。自動化系統(tǒng)可以替代人完成繁重的體力勞動，甚至輔助人完成一些簡單的腦力勞動，但終究無法替代人做出*終的決策。也就是說，無論是機器人換人、黑燈工廠還是無人倉儲，都是在工作現(xiàn)場實現(xiàn)了無人化，并不是真正地實現(xiàn)了智能制造。要說清楚智能制造是什么，我們就必須從源頭講起。 什么是制造 要正確理解智能制造，首先必須理解什么是“制造”。制造，包含了“制”與“造”兩層含義！霸臁毕鄬Ρ容^簡單，就是生產(chǎn)。但制造不僅是生產(chǎn)，首先“制”在英文中有“系統(tǒng)”的含義，在中文釋義中，也包含有制度、方法、標準和規(guī)范等意思。由于“制”的含義非常廣泛，宏觀的“制造”包括產(chǎn)品策劃、方案設計、產(chǎn)品設計、工藝設計、生產(chǎn)過程、生產(chǎn)交付、運行、維護維修、管理、決策等重要環(huán)節(jié)和復雜管理體系。 改革開放初期，我國浙江、江蘇、福建和廣東沿海涌現(xiàn)出大量的“三來”加工，它們使用國外的設備、國外的原材料、國外的圖紙和工藝進行產(chǎn)品加工，*后再銷往國外。這里所說的“三來”加工，就是代生產(chǎn)，或者叫轉(zhuǎn)包生產(chǎn)。在“三來”加工過程中，從原材料的采購、入庫、出庫、運輸，到工人根據(jù)圖紙和工藝手冊操作相關的設備，把原材料加工成滿足需求的各類產(chǎn)品，這個完整的過程都根據(jù)國外已經(jīng)規(guī)定好的相關標準進行，所以只能稱之為“造”，并不是嚴格意義上的“制造”。 制造并不等同于生產(chǎn)，兩者不能混為一談。生產(chǎn)僅僅解決產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的具體問題，而制造涉及產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品設計、工藝設計以及生產(chǎn)過程，同時還涉及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的管理、產(chǎn)品的交付，以及交付之后的維護、維修和運行。除了產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、交付及服務，企業(yè)的運行也必須符合整個制造體系。 企業(yè)非常復雜，一個工業(yè)企業(yè)包括產(chǎn)品供銷、財務管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理等一系列流程。我國制造業(yè)大而不強，根本問題就出在研發(fā)能力不足上。而研發(fā)能力歸根結(jié)底就是創(chuàng)新能力。 “智能”是什么 《三體智能革命》和《機·智》這兩本書描述了人類智能、機器智能、人工智能。智能制造就是為傳統(tǒng)的制造賦予智能，這里的“智能”就是指“人工智能”。傳統(tǒng)的人工智能，通俗地講就是將專家學者的知識、經(jīng)驗、方法等驗證無誤的內(nèi)容編譯成軟件，由計算機執(zhí)行的過程，也就是說人工智能是把人的知識轉(zhuǎn)化為計算機的知識。計算機支持軟件運行，生成模型，完成工業(yè)產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、運行、綜合管理等復雜過程。 研發(fā)是產(chǎn)品創(chuàng)新的源泉，制造業(yè)過去是基于實物制造，也就是愛迪生的試錯法，而今后的制造，實際上是在千百年來人類大量知識積累的基礎上，進行的“智能制造”。如果沒有實物產(chǎn)品制造的知識，就沒有產(chǎn)品知識、工業(yè)知識、設計知識、工藝知識、生產(chǎn)制造知識、設備維護維修知識、管理知識和銷售服務知識等，我們把人類經(jīng)反復驗證后成熟的知識編制成工業(yè)軟件，由計算機來執(zhí)行，這就是智能制造。 探討知識管理和知識工程，我們需要學習西方提出的DIKW（D 即數(shù)據(jù)Data；I 即信息information；K 即知識knowledge；W 即智慧wisdom 或智能intelligence）模型，我的解讀就是：把數(shù)據(jù)采集出來、提煉形成信息，信息關聯(lián)起來形成知識，再優(yōu)化迭代成了知識體系，知識升華就會產(chǎn)生智慧和智能（圖2-2）。在智能制造體系建立過程中，工業(yè)軟件是必不可少的一部分，是工業(yè)識的結(jié)晶。《鑄魂：軟件定義制造》（機械工業(yè)出版社，2020 年）就是從工業(yè)體系著手認識工業(yè)和工業(yè)軟件的一本書。 所有的產(chǎn)品創(chuàng)新，首先是研發(fā)，然后才是生產(chǎn)，這是一個復合性的過程。生產(chǎn)能力必須要提高，才能夠按照產(chǎn)品研發(fā)的思路，制造出符合研發(fā)過程所制定的質(zhì)量標準的產(chǎn)品。這樣才能形成一個完善的工業(yè)體系。 按照管理學的理論：企業(yè)可分為三層架構(gòu)，**層是決策層，第二層是管理層，第三層是執(zhí)行層。一個工業(yè)企業(yè)，它的智能體現(xiàn)在決策層和管理層，而不是執(zhí)行層。企業(yè)的執(zhí)行層，包括庫存、物流配送以及生產(chǎn)線在內(nèi)，即便使用大量的機器人、數(shù)據(jù)采集分析設備，仍然屬于自動化范疇，而非智能化范疇。 術(shù)語的解讀非常重要，云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的基礎都是集成電路和軟件。首先我們要有大量的傳感器來做狀態(tài)感知的工作，采集的天量工業(yè)大數(shù)據(jù)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)傳遞到云平臺上做實時分析，實時分析的數(shù)據(jù)結(jié)果再通過由人的大腦和計算機相結(jié)合產(chǎn)生的人工智能做出決策，然后反饋到一線的執(zhí)行層以實現(xiàn)精準執(zhí)行。2016 年5 月17 號，中國工程院周濟院長親自主持了《三體智能革命》的院士和專家技術(shù)研討會，其核心就2016 年我們撰寫的《三體智能革命》中提到的智能制造的16 字箴言：“狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行”。 ......

智能制造的本質(zhì) 作者簡介

寧振波 研究員，中國航空工業(yè)集團信息技術(shù)中心原首席顧問，工信部首批兩化融合專家，國家復雜產(chǎn)品智能制造重點實驗室學術(shù)委員會委員，曾任航空工業(yè)西安飛機設計研究所研究室主任、航空工業(yè)301研究所副總工程師、金航數(shù)碼科技有限責任公司副總經(jīng)理、西北工業(yè)大學兼職教授，2019年出任中國船舶獨立董事。 多年來擔任多個行業(yè)和企事業(yè)單位外聘專家，參與CCTV多個工業(yè)制造的電視片制作專訪欄目。參加多型飛機研制，多次獲科技進步獎，榮立多級別的一、二、三等功十余次。 2002年參與飛機制造業(yè)數(shù)字化工程并編制八冊數(shù)百萬字系列叢書。近15年來，發(fā)表有關制造業(yè)數(shù)字化設計、制造、試驗、管理以及智能制造的學論文數(shù)百篇，被國家圖書館收錄多篇。2017年參與編寫中國工程院周濟院長主持的《中國智能制造發(fā)展戰(zhàn)略研究》。著作有：《三體智能革命》（2016年）、《智能制造術(shù)語解讀》（2018年）、《鑄·魂：軟件定義制造》（2020年）。2004年獲國家科技進步二等獎，2019年12月12日在人民大會堂獲“2019第15屆光華龍騰獎·中國設計貢獻獎金質(zhì)獎章—新中國成立70年·中國設計70人”。

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