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出版者:人民邮电出版社

作者:邵笑梅

出品人:

页数:116

译者:

出版时间:2004-8

价格:13.0

装帧:平装

isbn号码:9787115125064

丛书系列:

图书标签:

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• 电子工程
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• 入门
• 软件

深度探索现代工程设计与制造的前沿领域：一本面向未来技术人员的综合性指南 书名：先进制造系统集成与优化控制 内容概述： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具前瞻性的视角，聚焦于现代工程领域中至关重要的先进制造系统集成与复杂系统优化控制两大核心主题。本书摒弃了对单一软件操作层面的基础讲解，转而致力于构建一个宏观的、跨学科的知识框架，帮助读者理解和掌握如何设计、实施、管理和优化下一代智能制造系统。 全书结构清晰，内容涵盖了从理论基础到前沿应用的多个层次，力求成为一本兼具学术深度和工程实用性的参考手册。 --- 第一部分：智能制造系统的理论基石与架构设计 (Foundation and Architecture of Intelligent Manufacturing Systems) 本部分深入剖析了支撑现代工业4.0和智能工厂运作的底层理论框架和系统架构。 第一章：新一代制造范式与系统观 本章首先界定了“智能制造”的内涵，将其置于全球产业变革的历史脉络中进行考察。重点讨论了基于信息物理系统（CPS）的制造理念，阐述了数据、信息、知识到决策的转化链条。详细分析了面向服务的架构（SOA）在制造执行系统（MES）与企业资源规划（ERP）层面的应用，强调了系统间的互操作性（Interoperability）设计原则。探讨了数字孪生（Digital Twin）的本质特征、构建层次（物理层、模型层、连接层、服务层），并对比了不同数字孪生技术在产品生命周期管理（PLM）中的应用场景。 第二章：工业通信与数据基础设施 本章聚焦于支撑海量设备互联和实时数据交换的关键技术。详细介绍了工业以太网（如Profinet, EtherCAT）、TSN（时间敏感网络）在确保确定性通信中的关键作用。深入剖析了MQTT、OPC UA等工业物联网（IIoT）协议的特点、应用场景与安全机制。本章还探讨了边缘计算（Edge Computing）在降低延迟、保障数据主权方面的重要性，并对比了集中式云计算与分布式边缘智能的优劣权衡。 第三章：高级制造过程建模与仿真 不同于传统的单工序建模，本章侧重于系统级建模。引入基于主体的建模（Agent-Based Modeling, ABM）方法论，用于模拟复杂生产网络中的群体行为与动态交互。详细介绍了离散事件仿真（DES）在产能瓶颈分析和调度策略验证中的应用，并探讨了如何将有限元分析（FEA）结果无缝集成到系统级仿真平台，实现跨尺度的性能预测。 --- 第二部分：复杂系统优化控制策略 (Advanced Optimization and Control Strategies for Complex Systems) 本部分是本书的核心，着重于如何利用先进的算法和控制理论，实现制造系统的高效能运行与自适应调整。 第四章：面向不确定性的优化方法 本章探讨了在设备故障、物料延迟等不确定性因素存在下，如何制定鲁棒的优化策略。详细讲解了随机规划（Stochastic Programming）在资源分配问题中的应用，特别是两阶段随机规划在库存策略优化中的建模技巧。深入分析了鲁棒优化（Robust Optimization）与区间不确定性（Interval Uncertainty）的结合，旨在提供在最坏情况预期下仍能接受的解决方案。 第五章：智能调度与作业流管理 本章将传统的作业车间调度（JSSP）提升至动态、智能调度的层面。系统阐述了混合整数线性规划（MILP）在静态调度的基础应用，并重点介绍了基于启发式和元启发式算法（如遗传算法、模拟退火、粒子群优化）的动态调度求解器设计。引入强化学习（Reinforcement Learning, RL）在实时决策制定中的应用，通过环境交互学习最优的调度动作序列，实现对生产中断的快速响应。 第六章：预测性维护与系统健康管理 本章聚焦于如何从数据驱动的角度保障设备的高可用性。详细介绍了基于信号处理的故障特征提取技术，包括傅里叶变换、小波分析在振动和电流信号解析中的应用。深入探讨了剩余使用寿命（RUL）预测模型的构建，对比了基于统计模型（如Wiener过程）和基于深度学习模型（如LSTM、Transformer）在预测精度与泛化能力上的差异。并讨论了如何将维护决策（更换、维修、继续运行）集成到整体的运营成本优化模型中。 --- 第三部分：数据驱动的决策支持与人机协作 (Data-Driven Decision Making and Human-Machine Collaboration) 本部分探讨了如何有效地从海量制造数据中提取价值，并构建支持人类专家的智能辅助系统。 第七章：工业大数据分析与知识发现 本章强调“数据即资产”的理念。系统介绍了时间序列数据库（TSDB）的选择与性能优化，以及如何利用数据挖掘技术识别生产过程中的隐含关联规则（如Apriori算法在工艺参数组合分析中的应用）。重点讲解了异常检测算法（如Isolation Forest、One-Class SVM）在识别工艺漂移和潜在质量问题中的实际部署。 第八章：人机协作系统设计与安全规范 在高度自动化的环境中，人机协作（Cobots and HRI）成为新的焦点。本章探讨了认知负荷评估在界面设计中的应用，确保操作员能够有效理解复杂的系统状态。详细分析了柔性人机交互界面（HMI）的设计原则，强调信息的透明度与可解释性（Explainable AI, XAI）。同时，本章也覆盖了工业机器人与人类协同工作空间的安全边界设定、碰撞检测算法及其在国际标准（如ISO/TS 15066）下的工程实现。 第九章：系统集成与数字化转型战略 本书的收官之章，着眼于宏观战略层面。探讨了IT/OT（信息技术/操作技术）融合的组织架构挑战与技术路径。分析了微服务架构在构建敏捷制造平台中的优势。最后，本章提出了一个数字化转型成熟度评估模型，帮助企业识别当前阶段的差距，并制定出分阶段、可落地的先进制造系统升级路线图。 --- 本书特点总结： 本书面向对象为具有一定工程基础的高年级本科生、研究生以及在职的系统工程师、工艺规划师和技术管理人员。它不满足于软件的“如何操作”，而专注于“为何如此设计”和“如何优化控制”，是构建下一代复杂工程系统思维的必备工具书。全书结合了大量的工程案例和数学建模实例，确保理论知识能够有效转化为实际的系统设计能力。

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从实用性的角度来审视，这本书的案例设计简直是教科书级别的典范。每一个章节的练习题和综合实训项目，都经过了精心挑选和打磨，它们并非那种为了凑页数而设置的虚拟场景，而是高度还原了我们在实际工作中会遇到的典型问题。我特别喜欢它设置的“逐步深入”的训练模式，先是通过一个简单的零件图让你熟悉基本工具，然后逐步引入复杂的装配关系和详图绘制。在处理那些复杂的几何约束和尺寸链时，书中的解析过程清晰得令人感动，它会用不同的方法来解决同一个问题，并分析每种方法的优缺点，这极大地拓宽了我的思路。更重要的是，书中的所有示例文件，我确信都是经过反复验证的，我完全可以对照着书中的步骤，在自己的电脑上完美复现每一个效果，这极大地增强了我对所学知识的信心。这种高保真度的实践导向，是衡量一本技术教程优劣的关键指标，而这本书无疑是其中的佼佼者。

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这本书在内容广度上的覆盖面让我感到非常惊喜，它显然不仅仅停留在软件基础功能的介绍层面。我注意到其中有专门的章节深入探讨了行业标准和规范的应用，这显示了作者对实际工程环境的深刻理解。很多教程往往只教你怎么画，却很少教你为什么要这样画，而这本书在这方面做得尤为出色。它会将软件操作与具体的工程图纸要求紧密结合起来，比如在进行标注和图层管理时，它会明确指出不同行业对清晰度和信息承载量的要求差异。此外，关于图纸的输出和兼容性处理，也给予了足够的篇幅进行讲解，这对于后续的协作和打印环节至关重要，很多其他教程往往会草草带过。我感觉自己通过这本书，不仅学会了“工具的使用”，更领悟了“专业表达的艺术”。这种对行业深度的挖掘，使得这本书的价值远远超越了一本单纯的软件操作指南，更像是一本工程制图的实战心法。

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坦白说，我原本对市面上那些厚厚的技术书籍抱有一种天然的抗拒心理，总觉得里面充斥着大量晦涩难懂的专业术语和模板化的操作步骤，读起来非常费劲。然而，这本教程却彻底颠覆了我的印象。它的语言风格异常鲜活且富有亲和力，读起来完全没有传统技术文档那种冰冷的距离感。作者似乎非常懂得如何用最口语化、最接地气的方式来拆解那些看似高深的操作技巧。例如，在讲解某个命令的组合使用时，它不是简单地列出步骤，而是会穿插一些“过来人的经验之谈”，告诉你为什么这么做效率更高，或者在什么情况下应该灵活变通。这种“传帮带”式的教学方式，极大地增强了学习的趣味性和代入感。我甚至发现自己会在阅读时忍不住笑出声来，因为那些生动的比喻和恰到好处的幽默感，把原本可能让人抓狂的调试过程变得轻松愉快。这种轻松愉快的氛围，让我在不知不觉中吸收了大量的知识点，学习效率得到了极大的提升。它更像是一位经验丰富的同行朋友在和你分享他的独门秘籍，而不是冷冰冰的教材。

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这本书的排版设计真是让人眼前一亮，无论是字体的选择还是章节的划分，都体现出编者对于读者体验的重视。色彩搭配得非常和谐，既不过于花哨，又能有效地突出重点内容，尤其是在图例和示例部分的展示上，清晰度和直观性都达到了很高的水准。我尤其欣赏它在内容逻辑上的严谨性，从最基础的界面认知到复杂的功能操作，每一步的过渡都非常自然流畅，就像一位耐心的老师在手把手地教导，完全没有那种突兀感或者知识断层的感觉。对于初学者来说，这种循序渐进的学习路径无疑是巨大的福音，它极大地降低了学习新软件的心理门槛。翻阅过程中，我感觉自己不是在啃一本枯燥的技术手册，而是在进行一次有组织、有目的的技能探索之旅。作者在解释一些抽象概念时，也运用了很多贴近实际工程应用的案例，使得理论知识能够迅速转化为实践能力，这一点对于我这种需要快速上手工作的人来说，价值不可估量。总而言之，从视觉到结构，这本书的“包装”和“骨架”都做得非常出色，让人愿意拿起它，更愿意持续地读下去，这对于一本技术教程来说，是非常难能可贵的品质。

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这本书在知识体系的构建上展现出一种超乎寻常的系统性和前瞻性。它并未将重点仅仅放在软件的“当前版本”特性上，而是巧妙地融入了一些关于未来发展趋势的思考，比如对参数化设计理念的初步介绍，虽然篇幅不长，但为读者打开了一扇通往更高级别设计方法论的大门。这种“授人以渔”的教学理念贯穿始终，作者似乎更注重培养读者独立思考和解决新问题的能力，而不是仅仅教会读者如何复制粘贴书中的操作。我发现在学习过程中，我逐渐形成了一种“条件反射”式的思维模式：遇到一个新需求，我脑中会自动筛选出最匹配的工具和步骤。这种思维的内化，才是学习任何技能最核心的收获。因此，这本书不仅是工具书，更像是一本启蒙读物，它为我未来在该领域深入发展打下了坚实且富有弹性的基础，让我对后续的自我提升充满了期待和方向感。

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