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出版者:

作者:孙江宏

出品人:

页数:318

译者:

出版时间:2003-11

价格:26.40元

装帧:

isbn号码:9787040286113

丛书系列:

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• 机械
• 计算机辅助设计
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现代制造系统的集成与优化 书籍简介 作者： 钱德明，张志强 出版社： 机械工业出版社 出版日期： 2023年11月 ISBN： 978-7-111-78901-2 --- 内容概述 本书旨在深入剖析当代先进制造体系的复杂性、集成化趋势以及高效能优化策略。它并非专注于单一工具或软件的操作指南，而是致力于构建一个涵盖制造理论基础、系统架构设计、信息流管理与决策支持的综合框架。本书的核心在于探讨如何将离散的制造环节（如物料准备、工艺规划、生产执行、质量控制）通过先进的信息技术和管理理念有效地整合，从而实现柔性化、智能化和可持续化的生产目标。 第一部分：制造系统理论基础与演进 本部分首先梳理了从大规模定制到智能制造的演进脉络，强调了当前制造范式（如工业4.0、智能工厂）对系统集成提出的新要求。 1. 制造系统的新范式与挑战： 详细分析了当前全球供应链的脆弱性对制造系统敏捷性的挑战，探讨了云计算、边缘计算在实时数据处理中的作用。本章着重于建立对“系统”这一概念的更广义理解，即一个由人、设备、信息构成的动态复杂适应系统。 2. 制造资源配置的理论模型： 引入运筹学、排队论等经典理论，并结合人工智能（AI）在复杂约束下的资源调度中的应用。重点讨论了在多品种、小批量生产背景下，如何建立一套适应性强的动态资源分配模型，而非僵化的静态流程图。 3. 企业信息集成架构（EAI）： 区别于传统的金字塔式信息架构，本书重点介绍了服务导向架构（SOA） 和基于事件的架构（EDA） 在制造系统中的应用，阐述了如何通过标准化的接口和消息中间件实现跨部门、跨企业间数据的实时交换与语义一致性。 第二部分：柔性与智能生产过程的深度集成 本部分聚焦于生产现场，探讨如何利用数字化手段提升生产过程的自动化水平和对市场变化的响应速度。 1. 先进制造单元（AMU）的构建与管理： 详细介绍了柔性制造系统（FMS）的最新发展，特别是引入机器人、AGV/AMR进行自动化物流和装配的集成方案。重点讨论了如何通过数字孪生（Digital Twin）技术，对AMU的运行状态、潜在故障进行实时监控和预测性维护。 2. 制造执行系统（MES）的高级功能： 超越了传统的工序汇报与工单管理，本书深入研究了MES在生产调度优化（APS）、物料追溯（Traceability）和OEE（设备综合效率）实时分析中的核心作用。强调MES是连接上层ERP/PLM与底层PLC/SCADA的关键集成层。 3. 质量管理的数字化转型： 阐述了从传统的抽检模式向全流程在线质量监控和预测性质量保证（PQA）的转变。介绍了机器视觉、传感器网络在产品缺陷识别、工艺参数漂移预警中的集成应用，并讨论了质量数据如何反哺工艺优化模型。 第三部分：数据驱动的决策支持与优化 现代制造系统的核心竞争力在于其数据处理和决策能力。本部分提供了实现数据价值最大化的方法论和工具。 1. 制造大数据采集与治理： 探讨了从异构设备、不同系统源头采集海量、多模态（时间序列、图像、文本）数据的挑战。介绍了数据清洗、标准化和建立统一数据湖（Data Lake）的实践经验，确保数据的“可用性”和“可靠性”。 2. 工艺参数的智能优化： 引入机器学习（ML）算法，用于分析历史生产数据，识别隐藏的工艺-质量关联性。重点介绍了如何利用回归模型、神经网络优化关键工艺参数组合，以最小化能耗或最大化成品率。 3. 供应链与生产的协同优化（SCP-S&OP）： 讨论了如何将外部市场需求预测、内部库存水平、产能限制等因素纳入统一的集成规划模型中。强调了利用先进的优化求解器（Solver）进行跨周期、跨部门的协同计划编制，以实现供应链的韧性与效率的平衡。 第四部分：系统安全、标准与未来趋势 本部分着眼于保障系统的稳健运行和适应未来技术的迭代。 1. 工业控制系统的网络安全： 随着IT与OT（操作技术）的融合，安全风险急剧增加。本书详细分析了OT环境下的特定安全威胁（如勒索软件对生产线的冲击），并介绍了基于零信任模型的微分段隔离、安全审计和应急响应机制在工厂网络中的部署策略。 2. 制造系统互操作性的标准与协议： 讨论了如OPC UA、MQTT等工业通信协议在实现不同设备和软件间“即插即用”互操作性中的关键作用。强调了遵循国际标准对于构建可扩展、可替换的制造生态系统的必要性。 3. 可持续制造与循环经济集成： 探讨了如何通过系统优化来减少资源消耗和废弃物产生。介绍了利用实时能源管理系统（EMS）优化设备用电负荷，以及在产品设计和生产计划中集成“可回收性”指标的系统方法论。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 书中穿插了多个来自汽车、航空航天、高端装备制造行业的真实案例分析，展示了集成化解决方案的落地过程。 强调集成思维： 避免了对单一软件的冗长介绍，专注于跨领域、跨层级的知识融合与系统思维的培养。 面向未来： 全面覆盖了从传统自动化到工业互联网、数字孪生、人工智能在制造系统优化中的最新研究成果和工程应用。 适用对象： 本书适合从事先进制造系统规划、实施与维护的工程技术人员、制造企业中高层管理者、工业工程、自动化、机械工程、信息管理等相关专业的高年级本科生、研究生及专业研究人员。阅读本书将有助于读者构建一个全面、深入的现代制造系统集成与优化知识体系。

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这本书的语言风格异常的平铺直叙，几乎完全没有学术探讨的韵味，更像是一份由初级技术人员撰写的产品演示文稿的文字稿。全书充斥着大量“请点击此按钮”、“请确保此处显示绿色勾选”之类的指令性语句，缺乏对“为什么”要这样做，以及“不同选择的后果是什么”的深入解释。举个例子，在讲解“图层管理”时，作者只是机械地罗列了不同颜色层的作用，但没有探讨在大型装配项目中，如何通过图层策略来优化软件运行速度或协同工作的效率。此外，书中的案例素材陈旧得令人发指，所有的示例模型都是非常简单的机械零件，例如螺丝、扳手，完全看不到任何复杂的结构设计，比如汽车底盘、航空航天部件或者复杂的建筑结构。这种缺乏挑战性的案例材料，使得读者在学习完基础操作后，没有可供实践和提升复杂思维的素材，读完后感觉好像学会了如何使用画笔，但却从未被要求画出一幅真正的风景画。

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这本书的装帧质量实在不敢恭维，纸张的触感粗糙，油墨的印刷质量也显得十分不稳定。在光线较暗的环境下阅读，某些图表的线条模糊不清，特别是那些涉及到复杂剖面图和爆炸装配图的插页，细节丢失严重，这对于一本强调“视觉准确性”的软件应用书籍来说是致命的缺陷。更让我困扰的是其章节逻辑的跳跃性。它似乎将一个软件教程的各个模块随意地拼接在一起，缺乏一个流畅的、循序渐进的学习路径。比如，第三章还在讲解二维草图的绘制技巧，但到了第四章突然毫无预兆地转向了高级渲染设置，中间跳过了关于工程制图标准（如ISO或ANSI标准）的系统性介绍。这种组织方式使得读者很难形成对整个CAD流程的系统性认知。当我试图查找关于“公差配合”的标注规范时，我发现这部分内容散落在附录的角落里，而且解释得极其简略，与前面冗长的基础操作篇幅形成了鲜明对比，让人感觉作者在内容取舍上有明显的偏颇和失衡。

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我购买此书的初衷是想了解现代制造业中，CAE（计算机辅助工程）与CAD数据无缝集成的最新趋势。我期望看到关于有限元分析（FEA）模型的建立、网格划分的策略优化，以及如何利用设计反馈循环改进初始几何模型的章节。然而，这本书的内容几乎完全停留在“绘图”层面，对于“分析”和“制造”这两个现代CAD流程中至关重要的环节，它只是蜻蜓点水般地提了一下概念，并未提供任何实质性的技术深度。例如，它提到了“曲面细分”，但对细分曲面的数学原理（如NURBS的权重和控制点影响）只是一带而过。对于我关心的，如何针对增材制造（3D打印）优化支撑结构的设计规范，书中更是完全没有涉及。这本书似乎定位于十年前的桌面绘图时代，对于云计算、参数化设计引擎（如Grasshopper或Fusion 360的参数化功能）的讨论几乎为零。它固守着传统二维到三维建模的范畴，对于当前工业界对“智能设计”的要求显得力不从心，阅读体验就像是翻阅一本过时的产品说明书。

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这本《计算机辅助设计》的封面设计得十分简洁有力，黑色的背景上用醒目的白色和湖蓝色字体勾勒出“CAD”的缩写，给人一种专业而前沿的初步印象。然而，当我真正翻开这本书时，我发现它更像是一本面向入门者的操作指南，而非我期待中那种深入探讨设计理论与复杂算法的学术专著。书中花了大量的篇幅来介绍软件界面的布局、基本工具栏的功能以及如何绘制点、线、圆等基础几何元素。对于一个已经有一定三维建模经验的人来说，前几章的内容显得有些冗余和基础，阅读起来就像是在回顾早已熟练掌握的知识点。例如，在讲解“倒角”和“圆角”命令时，作者用了整整三页的篇幅配上密集的截图来演示操作步骤，但对于如何根据实际工程需求选择最优的倒角半径或斜率，这本书几乎没有涉及。我更希望看到的是关于参数化设计思想的深入剖析，或是不同CAD内核在处理复杂曲面时的性能对比分析，但这些内容在本书中付之阙如，让期待拓宽视野的我感到些许遗憾。它更适合那些刚刚接触某个特定CAD软件，需要一本详尽的“傻瓜式”操作手册的新手。

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最让我感到头疼的是，本书似乎是为了迎合某个特定软件版本而匆忙出版的，导致内容的时效性极差。书中多次出现的软件界面截图与我当前使用的最新版本存在明显的差异，这造成了阅读上的持续性中断——我不得不频繁地在书中显示的界面和电脑屏幕上寻找对应项，这极大地破坏了阅读的流畅感和沉浸感。更严重的是，书中引用的某些宏命令或API接口示例在最新版本中已经被弃用或替换了，这使得我尝试复现书中示例时屡屡失败，不得不花费大量时间去查阅官方的在线文档来修正这些过时的信息。对于一本旨在教授“计算机辅助设计”这样快速迭代领域的书籍来说，内容的时效性就是生命线。这本书在这一点上处理得非常不负责任，它提供了一套不稳定的工具箱，使得学习过程充满了挫败感，远不如直接去官方网站下载最新的教学视频来得直接和有效。总而言之，它更像是一份为旧版软件匆忙定制的速成手册，而非一本具有长期参考价值的专业书籍。

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