Computer Aided Process and Product Engineering (CAPE) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Wiley-VCH

作者:Puigjaner, Luis (EDT)/ Heyen, Georges (EDT)

出品人:

页数:910

译者:

出版时间:2007-01-02

价格:USD 375.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527308040

丛书系列:

图书标签:

Process Engineering
Product Engineering
Computer Aided Design
Chemical Engineering
Simulation
Optimization
Modeling
Industrial Engineering
Systems Engineering
Manufacturing

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具体描述

Computer aided process engineering (CAPE) tools have been very successfully used in process design and product engineering for a long time. In particular, simulation and modelling tools have enabled engineers to analyse and understand the behaviour of selected processes prior to building actual plants.

The aim of design or retrofit of chemical processes is to produce profitably products that satisfy the societal needs, ensuring safe and reliable operation of each process, as well as minimising any effects on the environment. This involves the conceptual design or retrofit of plants and processes, novel manufacturing approaches, process/control system design interactions and operability, manufacturability, environmental and safety issues.

Backed by current studies, this 2-volume set gives a comprehensive survey of the various approaches and latest developments on the use of CAPE in the process industry.

An invaluable reference to the scientific and industrial community in the field of computer aided process and product engineering.

《先进制造系统与数字化设计》图书简介随着全球制造业的飞速发展和技术迭代的不断加速，传统的产品开发与制造模式正面临前所未有的挑战。现代工程领域对效率、精度、柔性和可持续性的要求日益严苛，这催生了对集成化、智能化制造系统和数字化设计方法论的迫切需求。本书《先进制造系统与数字化设计》旨在全面、深入地探讨支撑现代工业 4.0 和智能制造的关键技术、理论框架和实践应用，重点关注如何通过系统化的工程方法论，实现从概念设计到最终产品交付全生命周期的优化与整合。本书内容覆盖了从基础的制造原理到尖端的系统集成技术，力求为读者提供一个既具理论深度又贴合工业实际的知识体系。我们摒弃了对单一工具或软件的浅尝辄止，转而聚焦于构建一个跨学科的、面向未来的工程思维模型。第一部分：现代制造系统的基础与演进本部分首先为读者建立起对现代制造系统复杂性的宏观认识。我们将从历史角度回顾自动化、柔性制造系统（FMS）的发展脉络，并着重分析当前以“智能、互联、自适应”为特征的新一代制造范式的核心特征。 1.1 制造哲学与系统架构：探讨精益生产（Lean Manufacturing）与六西格玛（Six Sigma）在数字化环境下的继承与发展。深入分析制造系统的多层级架构——从车间控制层（Shop Floor Control）到制造执行系统（MES），再到企业资源规划（ERP）的集成模型。重点剖析系统集成中的数据流、控制流和信息流的耦合机制。 1.2 过程优化与建模：详细阐述离散事件仿真（DES）在评估和验证复杂制造流程中的应用。介绍如何利用随机过程理论和排队论模型来预测系统瓶颈、优化资源调度和确定缓冲库存的合理水平。此外，还将讨论基于复杂性科学的制造网络建模方法，揭示大规模制造网络中的涌现行为。 1.3 质量工程与过程控制：区别于传统的统计过程控制（SPC），本章侧重于基于模型的预测性质量控制。讨论如何利用实时传感器数据和机器学习技术，建立过程参数与最终产品质量特征之间的非线性关系模型，实现对潜在缺陷的早期预警和主动干预。同时，也将涵盖先进的计量学技术及其在复杂曲面和微纳制造中的应用挑战。第二部分：数字化设计与数据驱动的产品开发数字化已不再是辅助工具，而是驱动产品创新和工程决策的核心要素。本部分聚焦于如何利用数字技术重塑产品从概念到制造的全过程。 2.1 计算机辅助设计（CAD）的深化应用：超越基础几何建模，本章深入探讨参数化、特征驱动的设计方法，以及拓扑优化（Topology Optimization）在减轻结构重量和优化材料使用方面的最新进展。特别关注在多物理场耦合（如热、力、流体）约束下的设计迭代策略。 2.2 仿真与虚拟验证（CAE）：系统梳理有限元分析（FEA）和计算流体力学（CFD）的理论基础和高级应用。重点讨论如何构建高保真度的数字样机，实现跨尺度的性能预测。内容包括非线性材料模型的选择、复杂接触分析的处理，以及如何将仿真结果有效地反馈至设计参数的自动调整回路中。 2.3 系统级工程与需求追溯：介绍基于模型的系统工程（MBSE）方法论。阐述如何利用统一建模语言（UML）或系统建模语言（SysML）来捕获和管理复杂机电系统（如机器人、自动化生产线）的需求、架构和行为。强调在设计早期阶段通过模型进行需求一致性验证的重要性。第三部分：智能制造的关键技术集成本部分是本书的核心，聚焦于实现“智能”制造的具体技术路径及其系统集成。 3.1 工业物联网（IIoT）与数据采集：详述传感器技术、边缘计算（Edge Computing）在车间数据实时采集和预处理中的作用。探讨工业通信协议（如OPC UA、MQTT）的标准和互操作性挑战。重点分析如何在分布式网络中保证数据安全和时间同步的可靠性。 3.2 制造过程的自动化与机器人技术：分析先进机器人学在柔性装配和高精度加工中的应用。内容包括机器视觉在实时定位和质量检测中的集成、人机协作（Cobots）的安全标准与编程范式。此外，还将探讨自主移动机器人（AMR）在物流优化中的部署策略。 3.3 增材制造（AM）的流程控制与材料科学：增材制造正从原型制作走向批量生产。本章深入探讨选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等技术的工艺窗口控制。分析层间结合质量的无损评估方法，以及如何通过过程参数的实时反馈来确保最终零件的微观结构和力学性能满足设计规范。 3.4 人工智能在制造决策中的应用：探讨如何利用深度学习模型分析大量的过程数据，以实现故障诊断、预测性维护（PdM）和自适应过程控制。内容将涵盖监督学习、无监督学习在识别工艺异常模式中的具体案例，以及强化学习在动态调度优化中的潜力探索。第四部分：制造的可持续性与生命周期管理面向未来的工程不仅关注性能和成本，更要关注环境和社会影响。本部分讨论如何将可持续性原则融入制造系统。 4.1 生命周期评估（LCA）的集成：介绍ISO 14040/14044标准框架下，如何在产品设计阶段量化和比较不同制造路径对环境的影响（如碳足迹、能源消耗）。讨论如何利用数字化模型来驱动“面向环境的设计”（DfE）。 4.2 数字化供应链与追溯性：探讨区块链技术在建立高透明度和不可篡改的产品溯源系统中的应用潜力，尤其是在航空航天和医疗设备等高监管行业。分析如何通过集成化的供应链管理系统，提高物料流动的响应速度和韧性。 4.3 人才培养与人机交互：关注“数字原生”工程师所需的技能组合，包括数据科学、系统思维和跨领域沟通能力。探讨增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术在复杂设备操作培训和远程专家支持中的实际效能。本书结构严谨，逻辑清晰，通过大量的案例分析和理论推导，致力于培养读者将先进制造技术与数字化工具进行有机整合的能力，是从事高端装备制造、航空航天、汽车工程以及相关领域研究与工程实践人员的必备参考书。