Analysis and Modeling of Manufacturing Systems (International Series in Operations Research & Manage pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Gershwin, Stanley B.; Dallery, Yves; Papadopoulos, Chrissoleon R.

出品人:

页数:452

译者:

出版时间:2002-11-30

价格:USD 179.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781402073038

丛书系列:

图书标签:

• Manufacturing Systems
• Operations Research
• Management Science
• Modeling
• Analysis
• Industrial Engineering
• Production Planning
• Queueing Theory
• Simulation
• Optimization

制造系统分析与建模：洞察生产运作的精髓 在当今竞争日益激烈的全球化市场中，制造企业面临着前所未有的挑战：如何提高生产效率、优化资源配置、降低运营成本，同时确保产品质量和客户满意度？这些问题的核心都指向一个关键领域——制造系统的分析与建模。本书深入探讨了这一复杂而至关重要的主题，旨在为读者提供一套系统性的方法和工具，以理解、评估和改进各种制造系统的运作。 本书并非仅仅是对制造过程的简单描述，而是致力于揭示其内在的逻辑、动力学以及潜在的优化空间。我们将从基础概念出发，逐步深入到复杂的建模技术和分析框架，覆盖从离散事件仿真到统计建模，再到人工智能应用等多种前沿方法。我们的目标是赋能读者，使其能够超越表面的运营现象，洞察其深层结构，从而做出更明智、更具战略性的决策。 第一部分：制造系统的基础与演进 在本书的开篇，我们将带领读者回顾制造系统的基本构成要素，并追溯其历史演进的脉络。从早期的手工劳动时代，到流水线生产模式的兴起，再到当今智能制造和工业4.0的浪潮，制造系统的每一次变革都伴随着生产模式、技术应用以及管理理念的重大调整。理解这一演进过程，有助于我们把握当前制造系统面临的挑战与机遇，并为未来的发展方向奠定基础。 我们将详细阐述构成制造系统的关键组成部分，包括但不限于： 设备与工艺: 各种生产设备的功能、性能特点，以及它们之间如何协同工作完成特定的加工任务。这包括了不同类型的机床、装配线、机器人、自动化仓储系统等。 物流与库存: 原材料、在制品（WIP）和成品在系统内的流动路径、存储方式以及库存管理的策略。库存作为一种连接生产环节的“缓冲”，其管理水平直接影响到整个系统的效率和成本。 人员与组织: 操作人员、技术人员、管理人员在制造系统中的角色、技能要求以及人机协作模式。人的因素在任何制造系统中都扮演着不可或缺的角色。 信息流与控制: 数据采集、信息传递、生产调度以及质量控制等信息系统在制造过程中的作用。信息是驱动现代化制造系统高效运转的“血液”。 此外，我们将探讨不同类型的制造系统，如： 连续制造系统 (Continuous Flow Manufacturing): 适用于大规模、标准化产品的生产，如石油化工、钢铁等行业。 批量制造系统 (Batch Manufacturing): 针对中等产量、具有一定柔性需求的产品，如食品、药品等行业。 离散制造系统 (Discrete Manufacturing): 针对种类繁多、数量相对较小的产品，如汽车、电子产品等行业。 项目制造系统 (Project Manufacturing): 针对独一无二、高价值的大型项目，如航空航天、船舶制造等。 通过对这些基础概念和系统类型的深入理解，读者将建立起一个坚实的认知框架，为后续的学习打下坚实基础。 第二部分：定量分析与建模方法 在理解了制造系统的基本构成和类型后，本书将重点转向如何运用数学和计算工具对其进行定量分析和建模。这是识别系统瓶颈、评估不同策略优劣、预测系统性能的关键。 我们将首先介绍一些基础的统计分析方法，用于描述和理解制造系统的性能指标，例如： 生产率 (Productivity): 衡量投入与产出之比，是评估系统效率的核心指标。 吞吐量 (Throughput): 单位时间内系统能够完成的产品数量。 周期时间 (Cycle Time): 完成一个产品或一批产品所花费的总时间。 在制品库存 (Work-In-Process Inventory): 尚未完成的产品在系统内积压的数量。 设备综合效率 (Overall Equipment Effectiveness, OEE): 综合评估设备可用性、性能效率和质量合格率的指标。 在掌握了基本的统计分析工具后，我们将进入更为复杂和强大的建模方法。离散事件仿真 (Discrete-Event Simulation, DES) 将是本书重点介绍的建模技术之一。离散事件仿真是一种强大的计算机建模技术，能够模拟一个系统在一段时间内随着离散事件的发生而演变的过程。我们将详细阐述： 仿真模型的设计与构建: 如何根据实际制造系统的逻辑和流程，建立准确的仿真模型，包括实体、属性、事件、状态变量、队列等。 随机性建模: 如何运用概率分布描述设备故障、加工时间变异、到达率等随机因素，使仿真结果更接近真实世界。 仿真实验的设计与执行: 如何设计有效的仿真实验，以测试不同的生产策略、调度规则、资源配置方案，并收集和分析仿真结果。 仿真模型的验证与确认 (Verification and Validation, V&V): 如何确保仿真模型准确地反映了实际系统，并能提供可靠的分析结果。 除了离散事件仿真，本书还将探讨其他重要的建模与分析技术，包括： 排队论 (Queueing Theory): 利用数学模型分析系统中存在的等待队列现象，预测等待时间、队列长度等性能指标，特别适用于分析瓶颈工序和资源共享问题。 约束理论 (Theory of Constraints, TOC): 识别系统中的瓶颈，并通过管理和优化瓶颈来提升整个系统的产出。 统计过程控制 (Statistical Process Control, SPC): 利用统计方法监控生产过程，及时发现和纠正异常，保证产品质量。 优化模型 (Optimization Models): 如线性规划、整数规划、非线性规划等，用于解决生产调度、资源分配、物料路径规划等优化问题。我们将介绍如何将制造系统的约束和目标转化为数学模型，并利用求解器找到最优解。 第三部分：高级建模技术与前沿应用 随着信息技术的飞速发展，制造系统的分析与建模正迎来新的机遇。本书的第三部分将深入探讨一些高级建模技术和前沿应用，帮助读者站在技术的最前沿。 机器学习与人工智能在制造系统中的应用: 预测性维护 (Predictive Maintenance): 利用机器学习算法分析设备运行数据，预测潜在故障，提前进行维护，减少停机时间。 质量预测与异常检测 (Quality Prediction and Anomaly Detection): 通过分析生产过程中的各种参数，预测产品质量，并及时发现与正常模式偏离的异常。 智能调度与控制 (Intelligent Scheduling and Control): 利用强化学习等技术，开发能够自适应变化的智能调度系统，优化生产流程。 需求预测 (Demand Forecasting): 运用时间序列分析、回归模型等机器学习技术，提高需求预测的准确性，指导生产计划。 数字孪生 (Digital Twin) 技术: 介绍如何构建制造系统的数字孪生，即一个物理实体的虚拟副本，通过实时数据驱动，实现对物理系统的监控、模拟、预测和优化。 基于Agent的建模 (Agent-Based Modeling, ABM): 适用于模拟复杂系统中个体行为相互作用而产生的宏观现象，尤其适用于分析人员的决策行为、合作模式等对生产系统的影响。 混合仿真方法 (Hybrid Simulation Approaches): 结合不同仿真技术的优势，例如将离散事件仿真与基于agent的建模相结合，以更全面地捕捉制造系统的复杂性。 第四部分：实际案例研究与实践指导 理论结合实践是掌握制造系统分析与建模的关键。本书的最后一部分将通过一系列真实的案例研究，展示如何将本书介绍的各种方法应用于解决实际的制造问题。这些案例将涵盖不同行业，例如汽车制造、电子产品组装、食品加工等，并会详细阐述： 问题的识别与定义: 如何从实际业务需求出发，清晰地定义需要解决的问题。 模型选择与构建: 针对具体问题，选择最合适的分析与建模方法，并进行详细的模型构建。 数据收集与预处理: 介绍在实际场景中如何有效地收集和处理用于建模的数据。 模型应用与结果分析: 如何应用构建的模型进行分析，并解释分析结果的含义及其对实际决策的指导意义。 实施与持续改进: 如何将分析结果转化为实际的改进措施，并建立持续改进的机制。 通过对这些案例的深入分析，读者将能够获得宝贵的实践经验，并学会如何将理论知识转化为解决实际问题的能力。 本书的受众 本书适用于广泛的读者群体，包括但不限于： 制造企业的工程师和技术人员: 寻求提升生产效率、解决生产瓶颈、优化工艺流程。 生产运营经理和管理者: 需要做出关于资源配置、生产计划、供应链管理的战略决策。 工业工程和运筹学专业的学生与研究人员: 深入学习制造系统分析与建模的前沿理论与方法。 对智能制造、工业4.0感兴趣的任何人士: 了解如何运用先进技术分析和改进制造系统。 结语 制造系统的分析与建模是一个充满挑战但又极具回报的领域。掌握其精髓，不仅能够帮助企业在激烈的市场竞争中脱颖而出，更能为可持续发展和技术进步做出贡献。本书致力于成为您探索这一领域的忠实伙伴，提供坚实的理论基础、实用的建模工具和丰富的实践指导，助您成为驾驭复杂制造系统、驱动企业成功的卓越人才。

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