智能制造管理运营手册：基于数字孪生的实操系统

　　01
　　第一章　智能制造概述
　　当前，全球制造业正加快迈向数字化、智能化时代，智能制造对制造业竞争力的影响越来越大。智能制造作为制造业发展的重要方向，是我国培育经济增长新动能、建设制造强国的重要依托。
　　第一节　智能制造的基本认知 3
　　一、智能制造的广义概念 3
　　二、智能制造的发展阶段 8
　　三、智能制造的基础 10
　　四、智能制造的新模式 11
　　五、智能制造的架构 12
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　　刘宏涛，一级研究员。安泰智和联合创始人，SMT技术服务行业20余年经验。参与华为技术单板焊接工艺技术平台与设备技术平台的建设，单板焊接贴片实验室运营（2012实验室雏形），单板焊接试制组成员；作为百联创新联合创始人，参与汽车行业和手机行业的多个公司智能化车间的改造和建设，服务于德赛西威、天津大陆汽车、航盛集团、三和盛（丰田）、大疆、德赛电子、天珑移动、比亚迪、伟创力等知名企业。
　　林龙驰，中兴通讯5G示范基地规划主导人之一，工厂产业规划专家、设备专家、技术标准制定委员会组长。20年电子通信行业制造经验，主导并建设了深圳小灵通示范制造先进生产线（其中小灵通手机V260喜获德国iF设计大奖）；深圳精密电源产品规划生产线的建设者；巴西、俄罗斯、朝鲜等国外制造基地规划执行专家；长沙光通信产品制造基地建设者，陕西西安家用终端产品基地建设者。近年来，主导建立了南京5G制造示范基地。
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　　《智能制造管理运营手册：基于数字孪生的实操系统》一书，主要包括智能制造概述、数字孪生与智能制造、智能制造的实体—智慧工厂、智能装备与智能制造、智能制造软件应用 5 章内容。
　　本书采用图文解读的方式，并辅以章前概述、相关链接、案例等模块，让读者在轻松阅读中了解智能制造管理运营的要领并学以致用。本书尽量做到去理论化，注重实操性，以精确、简洁的方式描述重要知识点，尽可能地满足读者希望快速掌握智能制造管理的需求。
　　本书既可以作为智能制造管理人员进行管理的参照范本和工具书，也可供管理咨询顾问和高校教师做实务类参考指南。

　　01
　　第一章　智能制造概述
　　当前，全球制造业正加快迈向数字化、智能化时代，智能制造对制造业竞争力的影响越来越大。智能制造作为制造业发展的重要方向，是我国培育经济增长新动能、建设制造强国的重要依托。
　　第一节　智能制造的基本认知 3
　　一、智能制造的广义概念 3
　　二、智能制造的发展阶段 8
　　三、智能制造的基础 10
　　四、智能制造的新模式 11
　　五、智能制造的架构 12
　　相关链接　海尔集团引领智能制造新模式 14
　　第二节　智能制造的支撑技术 20
　　一、大数据技术 20
　　二、云计算 25
　　三、物联网技术 27
　　四、人工智能 30
　　五、5G技术 33
　　六、AR、VR、MR技术 33
　　案例　5G+AR技术在工业中的应用案例 34
　　第三节　企业如何推进智能制造 42
　　一、正确理解智能制造 42
　　二、须理解智能制造≠自动化 43
　　三、正确理解和应用智能制造技术 43
　　四、建立专业队伍并选择战略合作伙伴 44
　　五、整体规划以规避风险 44
　　02
　　第二章　数字孪生与智能制造
　　数字孪生技术是正在高速发展的新技术，为复杂动态系统的物理信息融合提供了解决思路，是智能制造与智能自动化重要的解决方案之一。随着新一代信息技术与实体经济的加速融合，工业数字化、网络化、智能化演进趋势日益明显，催生了一批制造业数字化转型新模式、新业态，其中数字孪生日趋成为产业各界研究热点，未来发展前景广阔。
　　第一节　数字孪生概述 49
　　一、数字孪生的起源 49
　　二、何谓数字孪生 50
　　三、数字孪生的价值 51
　　第二节　数字孪生驱动智能制造 52
　　一、数字孪生在制造业中的应用趋势 52
　　二、数字孪生在生命周期不同阶段的形态 54
　　三、智能制造的数字孪生模型 56
　　四、数字孪生在智能制造的典型应用场景 62
　　第三节　基于数字孪生的智能制造架构 63
　　一、智能制造的整体架构 63
　　二、生产制造全生命周期的业务架构 64
　　三、基于数字线索的生产制造全生命周期 66
　　第四节　MOM—数字孪生制造系统大脑 68
　　一、何谓MOM制造运营管理 68
　　二、MOM位于智能制造的核心交汇环节 70
　　三、MOM之于数字化与智能制造的实践 72
　　案例　助力数字孪生制造及快速转型的智能制造方案 74
　　03
　　第三章　智能制造的实体—智慧工厂
　　智能制造的实体为智慧工厂（数字化车间）。在智慧工厂中，工厂总体设计、工程设计、工艺流程及布局前期均已建立了较完善的系统模型，进行了模拟仿真、设计，相关的数据进入企业核心数据库；配置了符合设计要求的数据采集系统和先进控制系统，建立了实时数据库平台、网络。利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现经营管理和决策的智能化。
　　第一节　智慧工厂概述 91
　　一、何谓智慧工厂 91
　　二、智慧工厂的五大关键领域 92
　　三、智慧工厂的特征 94
　　第二节　智慧工厂的主要建设模式 95
　　一、从生产过程数字化到智慧工厂 95
　　二、从智能制造生产单元（装备和产品）到智慧工厂 96
　　【范本】三一重工的智慧工厂模式 97
　　三、从个性化定制到互联工厂 97
　　第三节　智慧工厂的建设内容 98
　　一、实体工厂 98
　　二、工业物联网 98
　　三、数字化工厂 98
　　四、信息化应用系统 98
　　五、基于云的网络协同系统 99
　　六、智能制造标准体系和安全体系 99
　　第四节　智慧工厂建设的规划 99
　　一、制造工艺的分析与优化 99
　　二、数据采集 100
　　三、设备联网 100
　　四、工厂智能物流 100
　　五、生产质量管理 101
　　六、设备管理 101
　　七、智能厂房设计 101
　　八、智慧工厂的厂房布局 102
　　九、智能装备的应用 102
　　十、智能产线规划 102
　　十一、制造执行系统 103
　　十二、能源管理 103
　　十三、生产无纸化 104
　　十四、工业安全 104
　　十五、精益生产 104
　　十六、人工智能技术应用 104
　　十七、生产监控与指挥系统 105
　　十八、数据管理 105
　　十九、劳动力管理 106
　　第五节　数字化工厂建设 106
　　一、数字化工厂概述 107
　　二、数字化工厂的关键技术 110
　　三、数字化工厂建设的思路与策略 111
　　四、数字化制造工厂的功能 112
　　五、数字化工厂的设计和规划 114
　　第六节　智慧工厂可视化 118
　　一、智慧工厂可视化的总体目标 118
　　二、工厂可视化应用场景示例 122
　　三、可视化平台总体框架 127
　　04
　　第四章　智能装备与智能制造
　　智能制造离不开智能装备的支撑。智能装备是较为先进的制造技术、信息技术以及人工智能技术在制造装备领域中的有机融合，是实现高效、高品质和节能环保等目标的现代化制造装备。
　　第一节　智能制造装备 133
　　一、工业机器人 133
　　相关链接　从机器人到智能工厂，美的走向智能制造 136
　　二、智能数控机床 139
　　相关链接　工业机器人与数控机床集成应用，助力智能工厂从概念走向现实 140
　　三、3D打印（增材制造） 142
　　相关链接　世界首个万吨级铸造3D打印智能工厂 144
　　四、智能传感器 146
　　五、智能物流仓储装备 148
　　六、智能检测与智能装备 158
　　案例01　不可见光（X射线）在数字孪生中的应用设备 159
　　案例02　神州视觉ALeader 3D AOI检测仪 162
　　第二节　智能装备关键技术 163
　　一、识别技术 163
　　二、RTLS实时定位系统? 164
　　三、无线传感器网络? 164
　　四、CPS信息物理融合系统? 165
　　五、网络安全技术 165
　　六、先进控制与优化技术 166
　　七、系统协同技术 167
　　八、功能安全技术 167
　　第三节　智能装备对管理的影响 167
　　一、智能装备改变制造模式 167
　　二、智能装备催生智能化管理模式 168
　　三、智能装备有助于创新合作模式 168
　　05
　　第五章　智能制造软件应用
　　我国智能制造已进入高速发展阶段，并开始大量应用云计算、大数据、机器人等相关技术。随之而来的智能制造软件系统也五花八门，导致需求用户无从着手。本章对智能制造所涉及的软件进行介绍以方便企业甄选。
　　第一节　智能运营管理应用软件 171
　　一、HCM人力资源管理 171
　　二、CRM客户关系管理 173
　　三、EAM企业资产管理 174
　　四、EMS能源管理系统 175
　　五、SRM供应商关系管理 176
　　六、BPM业务流程管理 177
　　七、OA办公自动化 178
　　八、MDM主数据管理 180
　　第二节　智能研发应用软件 181
　　一、CAD计算机辅助设计 182
　　二、CAM计算机辅助制造 182
　　三、CAE计算机辅助工程 182
　　四、CAPP计算机辅助工艺过程设计 183
　　五、EDA电子设计自动化 183
　　六、PDM产品数据管理 184
　　七、LIMS实验室管理系统 184
　　第三节　智能工厂与生产管控应用软件 184
　　一、PLM产品生命周期管理系统 185
　　二、ERP企业资源计划 187
　　三、SCM供应链管理系统 190
　　四、MES制造执行系统 192
　　五、高级计划与排程系统（APS系统） 196
　　六、SPC统计过程控制系统 198
　　七、质量管理系统（QMS） 199
　　八、EMS设备管理系统 201
　　九、PLC生产控制系统 203
　　十、DCS集散控制系统 205
　　十一、SFIS生产现场管控系统 207
　　十二、制造现场安灯系统 209
　　十三、SMT防错料管控系统 211
　　案例　安泰智和SMT物料防错料系统 214
　　第四节　智能物流与供应链应用软件 217
　　一、WMS智能仓储管理系统 217
　　二、RFID仓储管理系统 220
　　三、WCS仓储控制系统 227
　　四、自动拣选系统（DPS） 229
　　参考文献 231
^ 收 起　　

　　刘宏涛，一级研究员。安泰智和联合创始人，SMT技术服务行业20余年经验。参与华为技术单板焊接工艺技术平台与设备技术平台的建设，单板焊接贴片实验室运营（2012实验室雏形），单板焊接试制组成员；作为百联创新联合创始人，参与汽车行业和手机行业的多个公司智能化车间的改造和建设，服务于德赛西威、天津大陆汽车、航盛集团、三和盛（丰田）、大疆、德赛电子、天珑移动、比亚迪、伟创力等知名企业。
　　林龙驰，中兴通讯5G示范基地规划主导人之一，工厂产业规划专家、设备专家、技术标准制定委员会组长。20年电子通信行业制造经验，主导并建设了深圳小灵通示范制造先进生产线（其中小灵通手机V260喜获德国iF设计大奖）；深圳精密电源产品规划生产线的建设者；巴西、俄罗斯、朝鲜等国外制造基地规划执行专家；长沙光通信产品制造基地建设者，陕西西安家用终端产品基地建设者。近年来，主导建立了南京5G制造示范基地。
　　唐世党，中兴通讯设备专家。参与建设南京5G制造示范基地，并起草了5G智能中央控制室建设标准。担任委内瑞拉、俄罗斯、朝鲜等国外制造基地规划执行专家。近年来，充分整合5G通信技术、机器人、自动化、无人机、AR显示等先进制造手段，融合云计算、大数据、数字孪生，主导建立南京5G制造示范基地；"用5G制造5G"是人类对生产制造的一次重大重构，该基地的先进程度获得江苏省专家肯定；研究并制定5G通信基站PCBA城堡工艺制造技术。
^ 收 起　　

　　《智能制造管理运营手册：基于数字孪生的实操系统》一书，主要包括智能制造概述、数字孪生与智能制造、智能制造的实体—智慧工厂、智能装备与智能制造、智能制造软件应用 5 章内容。
　　本书采用图文解读的方式，并辅以章前概述、相关链接、案例等模块，让读者在轻松阅读中了解智能制造管理运营的要领并学以致用。本书尽量做到去理论化，注重实操性，以精确、简洁的方式描述重要知识点，尽可能地满足读者希望快速掌握智能制造管理的需求。
　　本书既可以作为智能制造管理人员进行管理的参照范本和工具书，也可供管理咨询顾问和高校教师做实务类参考指南。