Integrated Product Design and Manufacturing Using Geometric Dimensioning and Tolerancing pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Marcel Dekker Inc

作者:Campbell, Robert G./ Roth, Edward S.

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2002-9

价格:$ 225.94

装帧:HRD

isbn号码:9780824788902

丛书系列:

图书标签:

产品设计
制造
几何尺寸与公差
集成设计
工程设计
机械工程
制造工程
公差分析
设计验证
GD&T

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具体描述

This book addresses the preparation and application of design layout analyses with concurrent engineering teams in six steps that capture design intent and add value to design process. It offers tools for eliminating costly trial-and-error approaches and deliver economically viable products. The authors discuss product design techniques that alleviate the constraints between product definition, manufacturing, and inspection, the prediction of variation effects on product function and manufacturing efficiency, functional inspection techniques that include CMM measurement, optical comparators, and surface plate and functional gaging, and more.

《数字孪生驱动的智能制造系统设计与优化》内容提要本书深入探讨了面向工业 4.0 时代的智能制造系统（IMS）的设计、建模、仿真与优化。着重于如何利用数字孪生技术（Digital Twin）构建端到端（End-to-End）的虚拟映射，实现对物理制造过程的实时监控、预测性维护和闭环控制。全书结合大量实际工程案例，系统阐述了从离散事件仿真（DES）到基于物理模型（Physics-based Modeling）的集成建模方法，详细介绍了在复杂装配线、柔性制造单元和供应链网络中实施数字孪生策略的关键技术栈、实施流程与效益评估。 --- 第一部分：智能制造与数字孪生的理论基础第一章：工业 4.0 范式下的制造系统变革本章首先界定了智能制造的内涵与核心要素，分析了传统制造模式在面对个性化需求、快速迭代和资源约束时的局限性。重点阐述了物联网（IoT）、大数据、云计算、人工智能（AI）和增强现实（AR）等关键使能技术如何重塑现代工厂的运营逻辑。探讨了“信息物理系统”（CPS）作为智能制造的神经中枢，在数据采集、处理和决策制定中的作用。本章区分了自动化、信息化与智能化制造的层次差异，为后续引入数字孪生技术奠定理论基础。第二章：数字孪生模型构建的理论框架本章详细剖析了数字孪生的概念模型、架构层次（如原型孪生、实例孪生、聚合孪生等）及其在产品全生命周期中的应用场景。重点阐述了构建一个有效数字孪生的五个核心要素：物理实体、虚拟模型、连接机制、数据流与反馈回路。深入探讨了不同粒度的建模需求——从元件级、设备级到系统级——以及如何选择合适的建模语言和标准（如MDA、UML、SysML）。此外，本章还对现有主流的数字孪生平台进行了比较分析，强调了互操作性和语义互操作性的重要性。第三章：数据驱动的制造过程建模与仿真本章聚焦于如何将现实世界的制造数据转化为可操作的虚拟模型。涵盖了离散事件仿真（DES）在流程分析中的应用，以及基于代理的模型（Agent-Based Modeling, ABM）在模拟人员、物料和机器人之间复杂交互方面的优势。更进一步，本章引入了“数据驱动的物理建模”概念，探讨了如何利用历史运行数据和机器学习算法来校准和精化传统的基于第一性原理的工程模型，确保虚拟模型的高度保真性（Fidelity）。介绍了时间序列分析和状态估计技术在实时数据同步中的应用。 --- 第二部分：数字孪生在制造环节的具体实施第四章：柔性生产线与设备层的数字孪生本章关注车间层面数字孪生的部署。详细介绍了如何为CNC机床、工业机器人和传输系统创建高精度三维模型，并集成其内部控制器（PLC/PAC）的状态信息。重点阐述了在制造单元中应用数字孪生进行虚拟调试（Virtual Commissioning）的技术细节，包括：运动学和动力学模型的集成、安全区域碰撞检测的仿真验证、以及控制逻辑的预先测试。讨论了如何利用孪生体进行负载平衡、节拍时间预测和快速工艺参数调整。第五章：供应链与物流系统的孪生映射本章将视野扩展到制造系统之外，探讨如何构建涵盖原材料供应、内部物流和成品分销的宏观数字孪生。分析了如何通过集成企业资源规划（ERP）、制造执行系统（MES）和第三方物流（3PL）的数据，创建具有预测能力的供应链孪生。重点讲解了在孪生环境中模拟需求波动、库存策略（如JIT与JIS）以及潜在中断事件（如港口拥堵、运输延误）的影响，并提出基于仿真的鲁棒性优化方案。第六章：质量保证与预测性维护的孪生应用本章论述了数字孪生在保障产品质量和提升设备可靠性方面的关键作用。在质量控制方面，介绍了如何将传感器数据（如视觉检测、无损检测）映射到产品数字孪生模型上，实现对缺陷的实时追溯和根因分析。在预测性维护（PdM）方面，详细讲解了如何结合设备磨损模型（基于疲劳和老化理论）与实时振动、温度数据，通过孪生体进行剩余使用寿命（RUL）的精准预测，并自动触发维护工单，最大限度地减少非计划停机时间。 --- 第三部分：高级集成、优化与未来展望第七章：基于孪生的闭环控制与自主决策本章深入探讨了如何利用孪生模型驱动的洞察力，实现制造系统的闭环优化。介绍了模型预测控制（MPC）的概念，并展示了如何将仿真结果作为优化器的输入，实时调整生产调度、资源分配和工艺参数。重点分析了在应对突发事件（如设备故障或紧急订单）时，如何通过“快速重规划”（Fast Re-planning）模块，在虚拟环境中快速测试多种应对策略，并选择最优解反馈给物理系统，实现制造系统的自主适应性。第八章：人机协作与增强现实（AR）的集成本章探讨了数字孪生如何作为知识载体，增强人类操作员的能力。详细介绍了如何将孪生模型的三维可视化数据叠加到物理设备上（通过AR眼镜或平板电脑），为现场维护、故障诊断和复杂装配任务提供直观的指导信息。讨论了数字孪生在员工培训中的应用，构建沉浸式的虚拟培训环境，有效降低了实际操作中的错误率和培训成本。第九章：实施挑战、标准化与未来趋势本章总结了在实际工业环境中部署大规模数字孪生解决方案所面临的关键挑战，包括数据治理、模型异构性、安全性和高昂的初始投资。探讨了行业标准化组织（如DMTF, ISO）在推动数字孪生互操作性方面的工作。最后，展望了量子计算对复杂制造系统仿真的潜在影响，以及下一代自适应和自我修复制造系统的发展方向。 --- 本书特点工程导向：理论结合实际，所有模型和方法均配有可验证的工程案例。系统集成：强调数据、模型和业务流程的端到端集成，而非孤立工具的应用。前沿性：聚焦于当前工业界最前沿的数字孪生与智能决策技术。深度解析：对建模技术、仿真方法和实时反馈机制进行了深入的数学和算法解析。