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isbn号码:9787111625520

丛书系列:德国工业4.0大全

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德国工业4.0大全第2卷：自动化技术 深度解析智能制造的基石，引领产业升级的时代脉搏 在工业革命的浪潮中，每一次技术革新都深刻地重塑着人类社会的生产方式和经济格局。从蒸汽机的轰鸣到电力的普及，再到信息技术的蓬勃发展，我们正站在又一个历史性的转折点——智能制造，一个以“工业4.0”为核心理念的全新工业时代。而要理解并驾驭这一变革，掌握其核心驱动力——自动化技术，便显得尤为关键。《德国工业4.0大全第2卷：自动化技术》正是这样一部巨著，它不只是对当前自动化技术的简单罗列，而是以德国工业4.0的宏大视野为基底，深入剖析了驱动未来工厂智能化、高效化、柔性化的关键技术体系，为读者勾勒出一条通往智能制造的清晰路径。 本书并非仅仅是对自动化设备或软件功能的介绍，它更着眼于自动化技术如何在工业4.0的整体框架下，实现与信息技术、网络技术、人工智能等前沿领域的深度融合，从而赋能生产流程的全面升级。它将带领我们穿越传统制造的边界，进入一个由数据驱动、高度互联、自主决策的智能制造新纪元。 第一部分：智能传感与感知——智能制造的“眼睛”与“触角” 自动化技术的起点，在于对物理世界的精准感知。本书的开篇，将带领读者深入探索当前最前沿的智能传感技术。这不仅仅包括了我们熟知的各类传感器，如温度、压力、流量、位置传感器，更将重点放在了那些能够赋予设备“智能”的传感器系统。 高精度视觉与图像识别技术： 从机器视觉的原理到深度学习在图像识别中的应用，本书将详细阐述如何利用高清摄像头、激光扫描仪等设备，实现对产品质量的实时检测、对生产过程的精细监控、对机器人作业路径的精准引导。读者将了解到，如何通过AI算法识别微小瑕疵，如何实现物体的自动分类与分拣，以及如何构建复杂的视觉引导系统，使机器拥有“火眼金睛”。 物联网（IoT）传感器及其应用： 随着工业物联网（IIoT）的飞速发展，传感器不再是孤立的个体，而是构成了一个庞大、互联的感知网络。本书将深入探讨各类嵌入式传感器、无线通信技术（如LoRa、NB-IoT）在工业场景中的应用，以及如何通过海量传感器数据，构建数字孪生，实现对生产设备、环境状态的实时监控与预测性维护。 先进的非接触式测量技术： 除了传统的接触式传感器，本书还将聚焦于激光测距、超声波测量、红外测量等非接触式技术。这些技术在对易损、高温或精密部件进行测量时具有不可替代的优势，能够有效提高测量精度和生产效率，并保障操作人员的安全。 力觉与触觉传感器的革新： 对于机器人而言，力觉和触觉是其与物理世界交互的关键。本书将介绍先进的力传感器、触觉传感器，它们如何赋予机器人更精细的操作能力，例如在装配、打磨、表面处理等环节，实现对力的精准控制，避免损坏工件或造成过度加工。 第二部分：智能驱动与执行——智能制造的“大脑”与“手臂” 感知到的信息需要转化为有效的行动。《德国工业4.0大全第2卷：自动化技术》将聚焦于驱动和执行层面，探讨如何将智能化的决策转化为精确的物理动作，以实现高效、柔性的生产。 先进机器人技术： 机器人是智能制造的典型代表。本书将全面解析不同类型的工业机器人，包括串联机器人、并联机器人、协作机器人（Cobots）以及特种机器人（如AGV、AMR）。读者将深入了解机器人本体的设计、运动学与动力学控制、路径规划算法，以及协作机器人如何安全地与人类工人协同工作，打破传统生产线的僵化模式。 智能伺服系统与运动控制： 精准的运动控制是自动化生产的核心。本书将详细介绍高性能伺服电机、驱动器、编码器等关键部件，以及如何通过先进的运动控制算法（如PID控制、模糊控制、自适应控制），实现对机器人、机床等设备的平稳、精确、高速的运动控制。 自动化生产线与柔性制造系统： 传统的固定生产线正在被更加灵活的生产系统所取代。本书将探讨如何设计和构建模块化、可重构的自动化生产线，以及柔性制造系统（FMS）如何通过智能调度与资源配置，实现小批量、多品种的定制化生产，快速响应市场变化。 驱动技术在过程自动化中的应用： 在化工、制药、能源等领域，过程自动化至关重要。本书将深入介绍比例阀、变频器、伺服阀等在过程控制中的应用，以及如何通过这些驱动元件，实现对流体、压力、温度等工艺参数的精确调节，确保生产过程的稳定与安全。 第三部分：智能集成与互联——智能制造的“神经系统” 在工业4.0时代，孤立的自动化设备已无法满足需求，实现系统间的无缝集成与信息互联是迈向智能制造的关键。 工业通信协议与网络： 工业现场的网络通信是实现数据流通的基础。本书将详细解析Ethernet/IP、PROFINET、OPC UA等主流的工业以太网协议，以及Modbus、CAN bus等传统现场总线技术。读者将了解不同通信协议的特点、适用场景，以及如何构建可靠、高效的工业通信网络。 分布式控制系统（DCS）与可编程逻辑控制器（PLC）： DCS和PLC是现代自动化系统的“大脑”。本书将深入剖析DCS和PLC的架构、编程方式、功能模块，以及它们如何在复杂的工业生产环境中实现对生产过程的集中监控和分布式控制。 MES（制造执行系统）与SCADA（数据采集与监控系统）： MES和SCADA系统是连接现场控制层与企业管理层的桥梁。本书将详细阐述MES如何实现生产计划调度、过程监控、质量管理、物料追踪等功能，以及SCADA如何实现对生产数据的采集、存储、分析和可视化，为生产优化提供决策依据。 工业云与边缘计算： 随着数据量的爆炸式增长，工业云和边缘计算成为重要的解决方案。本书将探讨如何利用工业云平台进行数据存储、分析和模型训练，以及如何通过边缘计算设备，实现数据的本地预处理和实时决策，降低网络延迟，提高响应速度。 第四部分：智能决策与优化——智能制造的“智慧大脑” 自动化技术的最终目标是将生产过程推向智能化和自主化，从而实现效率、质量和柔性的最大化。 人工智能（AI）在自动化中的应用： AI是驱动工业4.0智能化的核心技术。本书将重点介绍机器学习、深度学习、强化学习等AI技术在自动化领域的应用，例如预测性维护、智能故障诊断、自适应过程控制、生产路径优化等。 数字孪生（Digital Twin）： 数字孪生是连接物理世界与虚拟世界的纽带。本书将详细阐述如何构建工厂、设备或产品的数字孪生模型，通过实时数据同步，实现对物理实体进行模拟、分析、预测和优化，从而提高设计效率、优化生产流程、预测设备故障。 大数据分析与优化算法： 海量生产数据蕴含着巨大的价值。本书将探讨如何运用大数据分析技术，挖掘生产过程中的规律与瓶颈，并介绍各种优化算法，如遗传算法、粒子群优化等，用于解决生产调度、资源分配、路径规划等复杂问题。 自主系统与智能调度： 未来的自动化系统将具备更高的自主性。本书将探讨如何设计和实现能够自主学习、自主决策、自主执行的智能系统，以及如何构建智能调度系统，根据实时生产状态动态调整生产计划，实现生产资源的最佳配置。 《德国工业4.0大全第2卷：自动化技术》不仅是一本技术手册，更是一本思维的启迪录。它将带领读者系统地理解自动化技术在工业4.0浪潮中的地位和作用，掌握核心技术的发展趋势，并启发读者思考如何将这些技术应用于自身的生产实践，从而在激烈的全球竞争中赢得先机。无论您是工业界的资深从业者，还是对未来制造充满好奇的研究者，抑或是希望为企业赋能的决策者，本书都将是您探索智能制造、驱动产业升级的必不可少的重要参考。它将帮助您看清自动化技术的未来图景，并为您掌握实现这一图景的关键技术提供坚实的基础。

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老实说，这本书的阅读门槛确实不低，它更像是一本面向资深工程师或系统架构师的案头参考手册，而不是给初学者入门用的科普读物。我花了很长时间才消化完关于实时操作系统（RTOS）在分布式控制系统（DCS）中应用的那几章内容。作者的论述非常深入，涉及到了底层数据包的处理延迟和时钟同步的微妙差异，几乎是用教科书式的严谨性来阐述实际工程中的痛点。对于那些只满足于“能用就行”的初级技术人员来说，这些内容可能显得过于晦涩和理论化。然而，对于我们这些需要优化现有产线性能瓶颈，挖掘系统最后1%效率提升空间的人来说，这种深入骨髓的分析恰恰是解决问题的金钥匙。它迫使你停下来，重新审视那些被我们默认接受的“最佳实践”，看看它们在新的工业范式下是否依然成立。

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这本书的跨学科整合能力令人印象深刻，它成功地将传统的机电一体化知识与新兴的IT技术完美地嫁接在了一起。我特别关注了其中关于边缘计算在工业物联网（IIoT）中如何实现数据预处理和低延迟决策的部分。作者清晰地勾勒出了数据从传感器层到云端管理层的完整链路，并针对每一个层级提出了具体的计算和通信策略。这种全景式的描绘，极大地帮助我打破了过去那种“自动化工程师只管PLC，IT工程师只管网络”的壁垒。书中对OPC UA协议在安全通信中的应用做了非常细致的对比分析，这对于我们正在进行的跨国设备互联项目提供了极具价值的参考意见。它不仅仅是描述技术，更是在描绘一种未来的工作模式和协作方式。

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这本书的价值在于它的前瞻性和系统性，它不是对现有技术的简单汇总，而是对未来十年工业发展趋势的一种深刻预判和技术路线图的构建。阅读过程中，我不断在思考如何将书中所描述的理论模型应用到我们工厂当前正在进行的技术升级改造中去。书中对数字孪生在调试和预测性维护中的具体实现框架的探讨，给我带来了极大的启发。它没有停留在高大上的概念炒作上，而是给出了详细的建模输入要求、数据清洗标准以及反馈机制的设计原则。虽然有些具体的技术细节可能需要结合最新的设备手册来进一步验证，但总体而言，这本书提供了一个坚实、可靠、且充满前瞻性的技术认知框架，让人在面对快速迭代的工业技术浪潮时，心中有底，方向明确。

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这本书的装帧和排版绝对是顶级的享受，尤其是那种厚重的纸张质感，拿在手里就感觉沉甸甸的，充满了专业书籍应有的分量。封面设计得非常现代和有力，色彩搭配得当，一眼就能看出这是一本关于前沿科技的深度著作。我特别欣赏它在细节处理上的用心，比如字体选择的清晰度和图表的精美度，即便是涉及到复杂的控制系统架构图，也能看得一目了然，这对于我们这些需要经常查阅技术细节的工程师来说，简直是福音。翻阅起来，那种翻动优质纸张的沙沙声，都让人感到心旷神怡，比起那些印刷粗糙的资料，阅读体验提升了不止一个档次。当然，内容的重要性不言而喻，但好的载体能极大地提高学习和研究的效率。光是看着书架上摆着这样一本制作精良的工具书，心里就踏实许多，感觉自己的专业知识库又添了一位可靠的重量级伙伴，为接下来的技术攻关打下了坚实的物质基础。

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我是在寻找关于西门子或罗克韦尔最新一代PLC编程规范的深入解析时偶然发现这本书的，结果发现它提供的视角远比我预期的要宏大和系统。它没有直接陷入具体的品牌代码细节的泥潭，而是将自动化技术置于整个德国工业4.0的生态系统中进行剖析。这种高度的战略性思考让我耳目一新，明白了为什么某些技术决策会是当前这个样子，背后的哲学思想是什么。书中对功能安全标准和网络安全集成的论述尤其深刻，它不仅仅是罗列标准条款，而是结合了实际生产线故障案例进行了反思和探讨，这对于我们设计高可靠性系统至关重要。读完相关章节，我感觉自己对“柔性制造”的理解不再停留在概念层面，而是具象化为一整套可执行的系统集成方案，这套方案的逻辑严密性让人叹服，真正体现了德国制造的严谨。

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感觉很牛的书，但是我没有看懂????

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