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出版者:北京蓝色畅想图书发行有限公司（原高等教育出版社）

作者:孙汉卿

出品人:

页数:404

译者:

出版时间:2005-7

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787040170047

丛书系列:

图书标签:

• 数控机床
• 维修技术
• 数控设备
• 机床维修
• 工业维修
• 机械工程
• 制造技术
• 故障诊断
• 精密机械
• 自动化设备

工业自动化与智能制造前沿技术实践指南 本书聚焦于当代工业生产的核心驱动力——工业自动化与智能制造的前沿技术应用与实践，旨在为工程技术人员、系统集成商及相关专业学生提供一套全面、深入且实用的技术参考与操作手册。 在“工业4.0”浪潮席卷全球的背景下，传统制造业正经历一场深刻的变革。本次变革的核心在于信息物理系统（Cyber-Physical Systems, CPS）、物联网（IoT）、大数据分析以及人工智能在生产环节的深度融合。本书紧密围绕这一时代主题，摒弃对基础理论的冗余阐述，而是将笔墨集中于如何将这些尖端技术转化为实际的生产力提升和运营优化。 --- 第一部分：工业物联网（IIoT）与数据采集架构深度解析 本部分详尽剖析了构建现代化智能工厂数据神经系统的关键技术栈。我们不再停留于概念层面，而是深入到协议选型、网络拓扑设计和边缘计算部署的实操细节。 1. 工业通信协议的选型与融合： 详细对比了 OPC UA、MQTT-SN、EtherCAT 与 PROFINET 在不同场景下的性能指标（如延迟、带宽、安全性）。重点讲解了如何设计一个异构网络环境下的协议转换与数据中台，确保来自不同代际设备的数据能够实时、准确地汇聚。案例分析涵盖了高并发产线的数据同步挑战与解决方案。 2. 传感器技术与数据质量管理： 深入探讨了高精度、高可靠性传感器的选型标准，特别是针对振动、声学、热成像等非接触式监测技术的应用细则。书中重点阐述了数据预处理的工程化方法，包括漂移补偿、噪声滤波算法的硬件实现（FPGA/DSP）和软件实现，确保进入分析层面的数据是“干净”且可信的。 3. 边缘计算在工业环境中的部署策略： 边缘智能是实现低延迟控制和数据安全的关键。本书提供了从硬件选型（如高性能嵌入式平台）到软件栈（容器化部署、轻量级操作系统）的端到端部署指南。讨论了如何在边缘侧实现实时的异常检测模型运行、本地化闭环控制，并仅将关键摘要数据上传至云端，以应对网络波动和数据隐私要求。 --- 第二部分：高级过程控制（APC）与自适应优化算法 本章超越了传统的PID控制范畴，专注于利用先进的数学模型和计算能力实现生产过程的全局最优控制与实时扰动抑制。 1. 模型预测控制（MPC）的工程化实现： 详细介绍了如何从现场数据中辨识并建立精确的多变量过程模型（如系统辨识方法）。重点讲解了 MPC 算法中核心的优化求解器（如序列二次规划 SQP）在工业控制器上的实时运行机制，包括预测时域、控制时域的参数设置对系统稳定性和经济性的影响。特别给出了针对复杂反应釜、精馏塔等非线性、强耦合系统的 MPC 应用蓝图。 2. 强化学习（RL）在动态调度与优化中的探索： 本部分介绍了如何将 RL 技术应用于高复杂度的柔性制造系统（FMS）的作业调度问题。读者将学习如何定义奖励函数（Reward Function）、选择合适的智能体（Agent）架构（如 A3C, PPO），并通过仿真环境验证其调度策略的鲁棒性，使其能有效处理突发停机或订单优先级变更等动态事件。 3. 过程数据挖掘与健康状态评估： 讲解了如何利用统计过程控制（SPC）的升级版本——多元统计过程监控（MSPC），如主成分分析（PCA）和偏最小二乘（PLS）模型，来实时监控数千个过程变量之间的内在关联，从而在过程参数偏离正常操作空间前，提前预警潜在的质量下降或设备性能衰退。 --- 第三部分：工业网络安全与可信赖的系统架构 随着 OT（运营技术）与 IT 系统的融合，网络安全已成为保障连续生产的生命线。本书提供了纵深防御体系的构建方法，而非简单的防火墙部署。 1. OT 网络安全标准与合规性框架： 深入解读 IEC 62443 系列标准，并将其转化为实际的资产盘点、风险评估与区域划分的操作流程。重点阐述了如何对遗留（Legacy）系统进行安全加固，以满足现代安全基线要求。 2. 零信任架构在工业控制系统中的应用： 阐述了如何在控制网络内部实现基于身份和行为的微隔离。详细介绍了工业级身份和访问管理（IAM）的部署，包括对工程师站、远程维护通道的强制多因素认证（MFA）以及对 PLC/RTU 等端点的最小权限访问策略配置。 3. 固件完整性与远程维护的安全通道构建： 提供了加密签名验证机制在设备启动和更新过程中的落地方法。针对远程专家支持，本书详细介绍了如何部署跳板机（Jump Server）结合单向数据流技术，确保外部访问权限的严格受控和审计追踪能力。 --- 第四部分：数字孪生（Digital Twin）的构建与应用闭环 本章将数字孪生技术从概念提升到可操作的工程实践层面，强调其在设计验证、操作优化和预测性维护中的实际价值。 1. 多物理场模型集成与同步机制： 介绍了如何将不同来源的模型（如 CFD 流体动力学、FEA 结构力学和一维过程仿真模型）集成到一个统一的数字孪生框架中。重点讨论了如何设计高效的数据绑定与时间同步算法，以确保虚拟模型与物理实体之间的状态保真度（Fidelity）。 2. 孪生体的仿真与“What-If”分析： 提供了使用孪生体进行虚拟调试（Virtual Commissioning）的实战步骤，包括控制器逻辑在虚拟环境中的预验证，从而大幅缩短现场投产周期。书中还演示了如何利用孪生体环境，安全地测试极端操作条件（如系统极限负载、关键阀门故障），评估其对实际资产的影响。 3. 维护决策支持系统的集成： 阐述了如何将数字孪生体与基于物理模型（Physics-Based）的剩余寿命预测模型相结合。通过实时输入传感器数据，孪生体可以计算出关键部件的疲劳累积量和风险敞口，为维护团队提供基于“状态”的、而非基于“时间”的精确维护窗口建议。 --- 本书的最终目标是赋能读者掌握构建和运营新一代智能工厂所需的核心技术能力，实现从“自动化”到“智能化”的跨越。所有技术讲解均基于真实工业环境中的挑战与验证，力求实用性和前瞻性兼备。

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最让我感到困惑的是，这本书的语言风格似乎在两种截然不同的受众之间摇摆不定，缺乏一个明确的定位。有时，它会使用极其口语化、带有个人色彩的经验分享，比如某次维修中的“窍门”；但紧接着，下一段内容就会陡然切换到极其学术化的、充满被动语态的学术论文腔调，对某个理论进行长篇累牍的论证。这种风格的跳跃性，使得阅读节奏非常不稳定。我很难判断作者究竟是想写一本给一线工人看的“工具书”，还是一本供研究人员撰写的专业综述。这种定位上的模糊，导致它在任何一个方面都没有做到极致——它不够“野”到能成为车间里的“宝典”，也不够“精”到能在学术会议上作为前沿报告出现。这种“两头不靠边”的叙事方式，最终让读者在合上书本时，留下的是一种知识点零散、缺乏核心记忆点的印象。

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说实话，这本读物在文字的驾驭上确实展现出一种老派学者的严谨，行文结构非常规整，逻辑链条绵密得像是精密的瑞士钟表。每一个章节的过渡都遵循着古典的学术规范，仿佛在进行一场结构严谨的辩论。我尤其注意到它在引用文献和案例时的那种不厌其烦的细致，每一个论点后面都有详实的支撑，这无疑增加了内容的权威感。但问题恰恰出在这里，过度的严谨反而带来了一种疏离感。它把读者完全置于一个被动接受知识的地位，缺乏那种能够激发动手欲望的启发性和互动性。我希望能看到更多“如果出现A现象，请检查B参数，然后尝试C操作”这种直接的指导，而不是长篇大论地解释为什么A现象的理论根源在于系统X的底层架构设计缺陷。阅读体验上，就像是跟着一位博学的教授在听一场冗长但内容丰富的讲座，你能学到知识，却少了点在车间里摸爬滚打时需要的“江湖经验”和快速反应的技巧。

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这本书的排版设计，说实话，有点让人提不起精神。那种纯黑白、字体紧凑的风格，一看就是那种追求信息密度最大化的出版思路。图例和示意图少得可怜，即便是有，也往往是那种扫描质量不高的、线条模糊的黑白电路图或者设备结构剖面图，很多关键细节根本看不清楚，需要反复眯眼揣摩。对于需要直观理解复杂机械或电子结构的读者来说，这简直是灾难。我更喜欢那种图文并茂，能用清晰的彩色插图或爆炸图来辅助解释原理的书籍。这本书给我的感觉是，作者假设读者已经对设备有了一个非常扎实的三维空间概念和电路图的阅读能力，所以他把大量的篇幅用来解释“为什么是这样”，而不是“它长什么样，怎么拆卸”。这使得我在尝试将书中的概念与我面前的实物对应起来时，遇到了极大的困难，阅读的效率因此大打折扣。

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我买这本书的初衷是想提升对新一代高精度数控系统的理解和维护能力，特别是针对那些集成度越来越高的伺服驱动和主轴控制单元。然而，书中对这些前沿模块的探讨，总像是蜻蜓点水，很快就会转回对传统机械结构和基础电气原理的复述上。举个例子，当谈到实时操作系统（RTOS）在运动控制中的应用时，作者用了几页纸的篇幅来阐述定时器中断的基本原理，这在任何一本基础的微机原理教材里都能找到。真正让人头疼的那些总线通信协议的细微差别、参数漂移的深度诊断方法，却是一笔带过。这让我感觉这本书的知识体系建立得不够“新”，更像是对上世纪末或本世纪初的成熟技术的总结和归纳，对于眼下正在大规模部署的、带有大量网络化和自诊断功能的设备，参考价值有限。它似乎更适合作为某个专业课程的参考书目，而不是一本紧跟行业最新动态的实战指南。

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这本书的装帧设计倒是挺讲究的，封面那种磨砂质感，拿在手里沉甸甸的，一看就知道不是那种廉价的快餐读物。我最初是冲着那个“技术”二字去的，想着能找到一些深入的、能实操的干货。然而，翻开第一章，扑面而来的是大段关于现代制造业发展趋势的宏观论述，什么工业4.0、智能制造的未来图景，讲得头头是道，理论性非常强。如果不是我对这方面背景知识有所涉猎，可能早就被那些拗口的专有名词绕晕了。我期待的是扳手和万用表能解决的问题，可这本书更像是带我上了个高阶管理培训班，聊的全是战略层面的东西，真正落到具体故障排查和电路板级别的维修细节，却像是被刻意回避了。当然，对于想建立宏观认识的初学者来说，这或许是优点，但对于像我这样，急需解决生产线上设备突发故障的维修工程师而言，这本书的“技术”含量似乎偏向了“理论”那一端，实用性打了点折扣。它更像是一本行业白皮书的学术化版本，而不是一本手边随时可以翻阅的维修手册。

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