Computer Aided and Integrated Manufacturing Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Leondes, Cornelius T. (EDT)

出品人:

页数:248

译者:

出版时间:

价格:934.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9789812389831

丛书系列:

图书标签:

• 计算机辅助制造
• 集成制造系统
• CIMS
• 生产自动化
• 工业机器人
• 数控技术
• CAD/CAM
• 智能制造
• 工业工程
• 制造业

现代制造系统的演进与集成：面向智能时代的生产范式转型 图书名称：现代制造系统的演进与集成：面向智能时代的生产范式转型 内容简介： 本书旨在全面、深入地探讨当前全球制造业正经历的深刻变革，即从传统的、线性的、以“自动化”为核心的制造模式，向着高度灵活、数据驱动、深度互联的“智能制造”范式迈进的全过程。本书将聚焦于驱动这场转型的核心技术群、管理哲学以及实施框架，为工程师、管理者、决策者以及相关领域的研究人员提供一份详尽的路线图和理论基础。 第一部分：现代制造的基石与挑战 本部分将系统梳理当代制造业所面临的宏观经济环境、技术驱动力以及传统制造模式的局限性。 第一章：全球化背景下的制造范式更迭 1.1 制造业的价值重塑： 探讨从成本驱动到价值驱动的转变，以及个性化需求（Lot Size One）对柔性生产系统的迫切要求。 1.2 工业革命的逻辑回顾： 简要回顾前三次工业革命的核心特征，并深入分析第四次工业革命（工业4.0/智能制造）的本质区别——在于信息与物理系统的深度融合（Cyber-Physical Systems, CPS）。 1.3 传统制造的痛点剖析： 分析传统计划经济模式（如MRP/ERP的局限）、供应链的脆弱性以及产线调试与维护的滞后性。 第二章：信息技术与物理系统的融合原理 2.1 制造系统的分层架构： 详细阐述 ISA-95/Purdue 模型在现代集成系统中的适应性调整，重点分析从现场层（Sensors/Actuators）到企业管理层（ERP）的数据流和控制流。 2.2 传感器技术与数据采集： 深入探讨MEMS技术、机器视觉、非接触式测量等先进传感技术在生产现场的应用及其对数据实时性的要求。 2.3 边缘计算在制造中的必要性： 阐述为何需要将部分数据处理和控制逻辑下沉到靠近物理设备的位置，以满足低延迟、高可靠性的实时控制需求。 第二部分：支撑智能制造的核心技术栈 本部分将细致解析支撑现代高度集成制造系统的关键技术要素，这些要素共同构成了未来工厂的“数字骨架”。 第三章：工业通信与网络互联 3.1 实时工业以太网协议的比较与应用： 深入分析EtherCAT, PROFINET, CC-Link IE 等主流实时工业以太网的特性、拓扑结构和在不同应用场景下的适用性。 3.2 无线技术的可靠性挑战： 探讨TSN（时间敏感网络）技术如何解决传统无线网络（如Wi-Fi, 5G专网）在确定性、同步性和安全性方面的挑战，以实现关键控制任务的无线化。 3.3 工业物联网（IIoT）的架构设计： 讨论数据平台、消息队列（如MQTT）在设备间、设备与云端通信中的作用。 第四章：数字孪生（Digital Twin）的构建与应用 4.1 数字孪生的理论模型与层次划分： 定义数字孪生的核心要素（物理实体、虚拟模型、连接数据），并区分描述性、诊断性、预测性和规范性孪生。 4.2 建模仿真在生命周期管理中的地位： 阐述如何利用多物理场仿真（FEA, CFD）结合离散事件仿真（DES）来构建高保真度的工艺和物流模型。 4.3 孪生体的动态驱动与反馈： 讨论如何利用实时生产数据对虚拟模型进行校准（Calibration）和同步（Synchronization），实现从“模型”到“孪生”的飞跃。 第五章：数据驱动的优化与决策 5.1 大数据分析在制造过程中的应用： 聚焦于过程参数的统计过程控制（SPC）的升级，以及如何利用时序数据进行模式识别。 5.2 预测性维护（PdM）的实践： 详细介绍基于机器学习（如LSTM、随机森林）的设备故障诊断和剩余使用寿命（RUL）预测方法，并对比基于阈值的预警系统。 5.3 优化算法在调度中的应用： 探讨遗传算法、禁忌搜索等启发式算法在解决复杂的作业排序、资源分配问题中的优势，特别是针对动态、不确定的生产环境。 第三部分：面向柔性与效率的生产系统集成 本部分将从系统集成层面，探讨如何利用先进技术实现生产流程的物理重构和柔性化。 第六章：柔性制造系统（FMS）的再定义 6.1 模块化与可重构性设计： 介绍如何通过标准化的接口和可插拔的制造单元（Cell）来实现快速的产线切换和能力扩展。 6.2 自动化装备的技术前沿： 深入分析新一代工业机器人（如协作机器人、自主移动机器人AMR/AGV）在物流、装配和检测任务中的集成策略，强调人机协作的安全与效率平衡。 6.3 增材制造（AM）与传统制造的协同： 探讨增材制造在工装夹具、小批量复杂零件生产中的价值，以及如何将其无缝集成到现有的供应链和质量控制流程中。 第七章：供应链的数字化与透明化 7.1 端到端的可见性： 分析物联网、区块链技术在提升供应链可追溯性、确保数据信任和优化库存管理方面的潜力。 7.2 需求预测与协同计划： 探讨如何利用更精细的制造数据输入到需求预测模型中，实现供应商、制造商和客户之间的同步计划（CPFR）。 7.3 敏捷与精益制造的融合： 讨论在高度自动化的环境下，如何保留和强化精益思想（如价值流分析、消除浪费），确保技术投资能真正转化为效率提升。 第八章：质量管理与过程控制的智能化 8.1 在线质量检测与反馈闭环： 重点介绍利用高分辨率扫描仪、X射线、超声波等非破坏性检测技术，实现100%的产品检验，并将缺陷数据实时反馈给上游工艺参数调整模块。 8.2 零缺陷制造的追求： 探讨如何通过人工智能对工艺参数进行自适应控制（Adaptive Control），将工艺窗口的波动控制在最小范围，从源头上预防质量缺陷的产生。 8.3 制造执行系统（MES）的现代化： 阐述现代MES如何从信息记录者转变为实时优化引擎，连接车间控制层和企业资源计划层，实现排程、质量、物料的协同管理。 第四部分：实施策略与未来展望 本部分关注智能制造转型的组织、人才和安全维度。 第九章：组织变革与人才重塑 9.1 跨职能团队的建立： 讨论IT（信息技术）与OT（运营技术）团队融合的必要性，以及如何构建能够理解数据科学和机械工程的复合型人才队伍。 9.2 持续改进的文化： 分析在高度自动化的环境中，如何通过数据驱动的指标（KPIs）来维持员工对效率和质量的关注，避免“黑箱操作”导致的惰性。 第十章：安全、风险与未来趋势 10.1 工业信息安全（OT Security）： 深入分析网络物理系统面临的独特安全威胁（如远程代码注入、传感器欺骗），并介绍IEC 62443等标准在保护生产控制网络中的应用。 10.2 系统集成中的互操作性挑战： 讨论标准化组织（如OPC Foundation）在推动不同厂商设备间无缝通信方面的工作和未来方向。 10.3 迈向自主系统： 对完全自主的“黑灯工厂”进行审视，分析其可行性、当前的限制，以及未来在服务、维护和决策链中人类角色的重新定位。 本书旨在提供一个系统、全面且具有前瞻性的视角，引导读者理解并驾驭这场正在重塑全球制造业格局的深刻技术革命。

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