第 1 章 工业智能转型与数字化 ………………………………………………………………………………………1

1.1 背景与目标…………………………………………………………………………………………………………………… 2

1.2 工业革命的演进轨迹与特征 ………………………………………………………………………………………3

1.3 工业 4.0 时代的本质变革 …………………………………………………………………………………………6

1.4 中国工业 4.0 的转型实践与路径探索 ………………………………………………………………………9

1.5 智能制造的关键支撑技术…………………………………………………………………………………………12

1.6 数字化工厂与智能车间的构建思路…………………………………………………………………………16

本章小结……………………………………………………………………………………………………………………………20

课后习题……………………………………………………………………………………………………………………………20

第 2 章 工业数据的采集与传感技术基础 ……………………………………………………………………23

2.1 传感器基础知识与发展趋势………………………………………………………………………………………24

2.2 工业数据采集技术体系……………………………………………………………………………………………32

2.3 工业大数据平台与典型应用实践……………………………………………………………………………33

2.4 智能优化算法驱动未来的工业数据应用趋势 …………………………………………………… 35

本章小结………………………………………………………………………………………………………………………37

课后习题………………………………………………………………………………………………………………………37

第 3 章 智能计算在生产和物流调度问题中的应用 …………………………………………………39

3.1 调度问题概述…………………………………………………………………………………………………………40

3.2 群体智能调度方法综述……………………………………………………………………………………………44

3.3 遗传算法在跨车间智能调度中的案例研究：以电驱动系统车间为例 ………………50

3.4 应用进阶——粒子群优化算法在港口多目标物流 AGV 调度中的应用 ……………61

本章小结………………………………………………………………………………………………………………………69

课后习题………………………………………………………………………………………………………………………69

第 4 章 智能计算在设备状态监测与预测维护中的应用 ……………………………………73

4.1 设备故障诊断的基本概念…………………………………………………………………………………74

4.2 设备故障诊断的问题与挑战……………………………………………………………………………77

4.3 设备故障诊断的方法与研究进展……………………………………………………………………80

4.4 设备故障诊断研究的热点与发展趋势……………………………………………………………85

4.5 多传感器数据融合在故障诊断中的应用…………………………………………………………87

4.6 群体智能、数据融合和机器学习在故障诊断中的应用实例 …………………………92

本章小结…………………………………………………………………………………………………………………97

课后习题…………………………………………………………………………………………………………………97

第 5 章 智能计算在工业机器人中的应用 …………………………………………………………99

5.1 机器人行业发展及研究概况 …………………………………………………………………………101

5.2 群体智能在工业机器人领域的应用——以无人机集群为例 ………………………105

5.3 无人机集群的协同目标分配与任务调度优化问题 ………………………………………111

本章小结 ………………………………………………………………………………………………………………119

课后习题 ………………………………………………………………………………………………………………120

第 6 章 传统制造业智能转型——个性化智能家具生产案例 …………………………121

6.1 个性化智能家居项目简介 …………………………………………………………………………122

6.2 个性化智能家居问题描述 …………………………………………………………………………126

6.3 案例实践 ……………………………………………………………………………………………………134

本章小结 …………………………………………………………………………………………………………144

课后习题 …………………………………………………………………………………………………………145

第 7 章 智能优化在工业智能化中的应用潜力浅析 …………………………………147

7.1 NP-hard 问题 …………………………………………………………………………………………149

7.2 工业智能化领域 NP-hard 问题举例 ……………………………………………………150

7.3 研究 NP-hard 问题对工业智能化的重要性 …………………………………………152

7.4 混合智能优化算法介绍 …………………………………………………………………………154

7.5 混合群智能优化算法在工业智能化领域的未来发展方向 ……………………156

本章小结 …………………………………………………………………………………………………………157

课后习题 …………………………………………………………………………………………………………157

参考文献…………………………………………………………………………………………………………159