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编辑推荐

适读人群 ：本书可供广大企业决策、管理和技术人员阅读参考,也可作为高等学校相关专业的教材。
随着《中国制造2025》战略的实施，中国企业将深入开展同德国“工业4.0”技术的对接合作，从而进一步提升我国企业的国际竞争力，为此，我们必须深入了解“工业4.0”技术。《工业4.0技术及应用》简单介绍了世界工业革命的历史，以及“工业4.0”技术的发展过程及其对世界和我国的影响；然后，从软件到硬件、从设备到技术、从专业到学科，全面介绍了工业4.0的应用软件、工业4.0的硬件系统；以智能工厂的设计、安装和调试为例，综合介绍了如何应用工业4.0技术的具体实例。
《工业4.0技术及应用》在编写中力图体现以下特色：
1.《工业4.0技术及应用》紧扣我国工业现状，面向产业结构调整，紧扣《中国制造2025》纲要，适合企业需求，解决企业转型升级的关键技术。
2.《工业4.0技术及应用》从工业4.0的应用角度，详细介绍了工业4.0的应用软件和硬件系统，还通过实例讲解了工业4.0的具体应用方法，内容实用，是我国从事相关政策研究人员、企业管理者的必读书籍。
3.《工业4.0技术及应用》用简明易懂的语言，阐述了工业4.0技术，便于中高职职业教育和应用型大学的专业布局和开设新专业时阅读参考。

内容简介

随着《中国制造2025》战略的实施，中国企业将深入开展同德国“工业4.0”技术的对接合作，从而进一步提升我国企业的国际竞争力，为此，我们必须深入了解“工业4.0”技术。《工业4.0技术及应用》简单介绍了世界工业革命的历史，以及“工业4.0”技术的发展过程及其对世界和我国的影响；然后，从软件到硬件、从设备到技术、从专业到学科，全面介绍了工业4.0的应用软件、工业4.0的硬件系统；最后，《工业4.0技术及应用》以智能工厂的设计、安装和调试为例，综合介绍了如何应用工业4.0技术的具体实例。
《工业4.0技术及应用》可供广大企业决策、管理和技术人员阅读参考，也可作为高等学校相关专业的教材。

作者简介

马志敏，吉林省工业技师学院，国家电工与电子技术学科带头人，教育部学术研究员，教研室主任，吉林机电专业科带头人，国家职业技能鉴定考评员，教育部中国职教学会信息化工作委员会全国微课专家遴选人,吉林市政府采购评审专家，吉林省工业技师学院机电技术应用专业建设委员会委员。
研究方向：机电技术应用、自动控、电工与电子技术、工业机器人、电力拖动控制技术、PLC控制技术等。
先后担任过《电工学》、《电力拖动》、《电工材料》、《电工仪表》、《电工基础》、《工业机器人》、《制药机械控制》、《垃圾处理设备控制》、《单片机》、《工厂电气控制设备》、《PLC控制技术》、《电工与电子技术》、《设备电气控制技术》、《焊接电工》、《液压与气压传动》、《电气控制与自动化系统》、《变频器》、《触摸屏》、《CNC系统简介》、《步进电机》、《数控机床进给传动链组件》、《伺服驱动器》、《数控机床维修》等课程的理论教学和实践教学。

目录

第一章　工业发展概述 1
第一节　工业1.0 的发展过程及其影响 1
第二节　工业2.0 的发展过程及其影响 4
第三节　工业3.0 的发展过程及其影响 7
第四节　工业4.0 的发展过程及其影响 10

第二章　工业4.0 的应用软件 16
第一节　TIA Portal 软件 16
第二节　西门子MES 系统 133

第三章　工业4.0 的硬件系统 148
第一节　西门子计算机集成自动智能系统概述 148
第二节　AGV 150
第三节　机器人视觉 156
第四节　工业机器人 174
第五节　RFID 系统、传输线体及仓储 184
第六节　数控机床及总控单元 188

第四章　工业4.0 应用实例 194
第一节　智能工厂的设计 194
第二节　智能工厂的安装与调试 204
参考文献 216

精彩书摘

八、比较成熟的工业4.0模式的智能工厂
（一）智能工厂的基本组成
比较成熟的工业4.0智能工厂的基本组成如图4-12所示。

图4-12 比较成熟的工业4.0智能工厂的基本组成
（二）智能工厂的基本理念
比较成熟的工业4.0智能工厂的基本理念如图4-13所示。

图4-13 比较成熟的工业4.0智能工厂的基本理念
1.智能计划排产
通过集成，从ERP(Enterprise Resource Planning即企业资源计划，是制造业系统和资源计划软件)等上游系统读取主生产计划后，利用APS(Advanced Planning and Scheduling即高级计划与排程，是企业管理软件之一)进行自动排产，按交货期、精益生产、生产周期、最优库存、同一装夹优先、已投产订单优先等多种高级排产算法，自动生成的生产计划可准确到每一道工序、每一台设备、每一分钟，并使交货期最短、生产效率最高、生产最均衡化，这是对整个生产过程进行科学的源头与基础。
2.智能生产过程协同
为避免贵重的生产设备因操作工忙于找刀、找料、检验等辅助工作而造成设备有效利用率低的情况，企业要从生产准备过程上，实现物料、刀具、工装、工艺等的并行协同准备，实现车间级的协同制造，可明显提升机床的有效利用率。
随着3D模型的普及，在生产过程中实现以3D模型为载体的信息共享，将CATIA、PRO/E、NX等多种数据格式的3D图形、工艺直接下发到现场，做到生产过程的无纸化，也可明显减少图纸转化与看图的时间，提升工人的劳动效率。
3.智能的设备互联互通
如图4-14所示，通过信息化与生产设备等物理实体的深度融合，实现智能制造的生产模式。对企业来讲，将那些贵重的数控设备、机器人、自动化生产线等数字化设备，通过机床联网、数据采集、大数据分析、可视化展现、智能决策等功能，实现数字化生产设备的分布式网络化通讯、程序集中管理、设备状态的实时监控等。

图4-14 智能的设备互联互通
4.智能生产资源管理
通过对生产资源(物料、刀具、量具、夹具等)进行出入库、查询、盘点、报损、并行准备、切削专家库、统计分析等功能，有效地避免因生产资源的积压与短缺，实现库存的精益化管理，可最大程度地减少因生产资源不足带来的生产延误，也可避免因生产资源的积压造成生产辅助成本的居高不下。
5.智能质量过程管控
通过工业互联网对生产现场设备的基本状态、制造过程参数、工艺过程数据等进行实时采集、监测、动态预警、过程记录和分析，从而实现对加工过程实时的、动态的、严格的工艺控制，对生产过程中的质量问题进行及时的处理，分析出规律，减少质量问题的再次发生，为技术人员与管理人员进行工艺改进提供科学、量化的参考数据，在以后的生产过程中，减少不好的参数，确保最优的生产参数，从而保证产品的一致性与稳定性。
6.智能决策支持
在整个生产过程中，系统运行着大量的生产数据以及设备的实时数据，这些数据都是企业宝贵的财富。对这些数据进行深入的挖掘与分析，系统自动生成各种直观的统计、分析报表，如计划制订情况、计划执行情况、质量情况、库存情况、设备情况等，可为相关人员决策提供帮助。这种基于大数据分析的决策支持，可以很好地帮助企业实现数字化、网络化、智能化的高效生产模式。
（三）智能工厂的基本特征
1.系统具有自主能力
可采集与理解外界及自身的资讯，并以之分析判及规划自身行为
2.整体可视技术的实践
结合讯号处理、推理预测、仿真及多媒体技术，将实境扩增展示现实生活中的设计与制造过程。
3.协调、重组及扩充特性
系统中各组承担为可依据工作任务，自行组成最佳系统结构。
4.自我学习及维护能力
透过系统自我学习功能，在制造过程中落实资料库补充、更新，及自动执行故障诊断，并具备对故障排除与维护，或通知对的系统执行的能力。
5.人机共存的系统
人机之间具备互相协调合作关系，各自在不同层次之间相辅相成。
（四）智能工厂的基本功能模块
1.智能仓储
自动备料，自动上料。
2.智能车间
自动生产，组装，包装。
3.智能品质管控
自动品质管控。
4.集成其他系统
与ERP,MES系统集成。
5.追溯管理
对材料，生产环节，品质管控等各个环节的追溯。
九、MES的选择流程
首先是确定MES需求，然后是选择合格供应商，在此企业需要进行决策的是:是走正规的招标流程，还是小范田的供应商进行系统演示，进行竞争性谈判，这两种方式各有利弊。但无论如何，建议企业在选择供应商的时候.要从从企业实力及发展前景、产品技术实现、项目实施管理能力、售后的服务能力、咨询顾问的实施能力及典型客户的情况等角度等进行综合考察，并且一定要明确“先技术，后商务”的步骤进行。
一般招标流程如图4-15所示。

前言/序言

自2009 年起，美国就着力调整经济发展战略，先后出台了《美国复苏和再投资法案》《重振美国制造业框架》《美国制造业促进法案》《先进制造伙伴计划》《先进制造业国家战略计划》和《制造创新国家网络》等法案和政策，他们希望通过实施再工业化战略，重振制造业，从而抢占世界制造业高端，并在此基础上维持美国世界超级大国的地位。德国政府也紧随着推出工业4.0 战略，它的推出，宣告着人类工业革命将迈入工业4.0 时代。这些政策措施的纷纷出台，疑将会进一步促进和提升制造业的发展，进一步朝着智能制造的时代迈进。
为此，我国国务院于2015 年5 月8 日正式发布了《中国制造2025》，指出未来十年我国工业的“五大重点工程”和“十大发展领域”，并为此专门成立了“国家制造强国领导小组”，2017 年习总书记访问德国时正式提出：“中国制造2025”将与德国“工业4.0”战略对接，至此，工业4.0 成为中国乃至全世界共同瞩目的概念。
随着“中国制造2025”战略的实施，中国企业将深入开展同德国“工业4.0”技术的对接合作，从而进一步提升我国企业的国际竞争力，为此，我们必须深入了解“工业4.0”技术。本书简单介绍了世界工业革命的历史，以及“工业4.0”技术的发展过程及其对世界和我国的影响；然后，从软件到硬件、从设备到技术、从专业到学科，全面介绍了工业4.0 的应用软件和硬件系统；最后，以智能工厂的设计、安装和调试为例，综合介绍了如何应用工业4.0 技术的具体实例。
本书在编写中力图体现以下特色：
1.紧扣我国工业现状，面向产业结构调整，紧扣《中国制造2025》纲要，适合企业需求，解决企业转型升级的关键技术。
2.本书从工业4.0 的应用角度，详细介绍了工业4.0 的应用软件和硬件系统，通过实例讲解了工业4.0 的具体应用方法，内容实用，是我国从事相关政策研究人员、企业管理者的必读书籍。
3.本书用简明易懂的语言，阐述了工业4.0 技术，便于职业教育培训和应用型大学相关专业教学使用。
由于工业4.0 软件技术在我国刚刚开始应用，尚有许多未知的新技术，加之编者学识和水平有限，书中如有不妥之处，敬请读者批评指正。
编著者
2018年1月

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