Product and Process Design Principles pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Ltd

作者:Warren D. Seider

出品人:

页数:728

译者:

出版时间:2009-4

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780470414415

丛书系列:

图书标签:

参考书
产品设计
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设计方法论
产品开发
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系统设计

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具体描述

Armed with this book, chemical engineers will have a collection of modern strategies for the design of chemical products and processes. It emphasizes a systematic approach and integrates product design more thoroughly throughout the chapters. New case studies on process design are included to make the concepts more relevant. The social aspects and economics of product design are introduced, and the Stage–Gate Product Development Process is explored in parallel tracks for several chemical products. The accompanying CD–ROM also provides chemical engineers with numerous examples of the simulator input and output, with frame–by–frame instructions to discuss the nature of the models provided for the processing units.

聚焦前沿：精益制造与数字化转型：面向工业 4.0 的复杂系统设计作者：资深工业工程师团队出版社：蓝图科技出版社页数：约 650 页装帧：精装定价： 598.00 元人民币 --- 内容简介在当前以工业 4.0、物联网（IoT）和人工智能（AI）为核心驱动力的全球制造业剧变背景下，传统的线性、串行化产品与流程设计范式已无法适应市场对高柔性、快速迭代和极致效率的苛刻要求。本书《聚焦前沿：精益制造与数字化转型：面向工业 4.0 的复杂系统设计》并非对既有设计原则的简单复述，而是深入探讨如何构建适应性强、数据驱动、且具备自我优化能力的未来工厂和产品生态系统的实践指南。本书的核心价值在于，它将“精益制造”（Lean Manufacturing）的消除浪费哲学与“数字化转型”（Digital Transformation）的前沿技术深度融合，构建了一套面向复杂性管理（Complexity Management）的系统化设计框架。我们不再仅仅关注单个产品的几何设计或单个工序的效率提升，而是着眼于价值流的端到端优化、跨层级系统的集成，以及知识的动态捕获与再利用。全书共分为六大部分，层层递进，从战略高度剖析了转型的必要性，到战术层面提供了可落地的工具和方法论。 --- 第一部分：工业 4.0 时代的设计哲学重构本部分首先挑战了过去几十年主导工程实践的“瀑布模型”和“稳态优化”思维。我们引入了“敏捷产品开发”（Agile Product Development, APD）与“持续集成/持续部署”（CI/CD）的工程思想在硬件和生产系统设计中的应用。从“固定规格”到“动态需求适应”：探讨如何通过模块化平台设计（Platform Thinking）和功能分解，使得产品和生产线能够低成本、快速地应对市场需求的变化，实现批量为一（Lot Size One）的经济性。数据驱动的决策闭环：阐述了如何设计一个集成的“数字孪生体”（Digital Twin）框架，它不仅仅是物理资产的仿真模型，更是覆盖产品生命周期（LCA）的知识库和预测引擎，支撑设计阶段的“假设-验证-学习”循环。系统级弹性与冗余设计：面对日益加剧的供应链不确定性，本章详细讨论了超越传统可靠性工程的“弹性设计”（Resilience Engineering）原则，包括多源异构网络的拓扑优化和故障快速隔离机制。 --- 第二部分：面向互联环境的精益系统工程精益制造的原则（如价值流图、拉动系统）必须被重新映射到高度自动化的、跨越物理与信息边界的复杂系统中。信息-物理系统（CPS）的价值流图（VSM）：传统 VSM 仅关注物料流和信息流的物理路径。本书提出“信息-物理价值流图”，将数据采集、分析计算、控制指令的传递时间、带宽限制和安全等级纳入衡量浪费的维度。自适应拉动系统（Adaptive Pull Systems）：研究如何利用实时需求信号（来自零售终端或客户使用数据）来动态调整上游的生产节拍和库存缓冲区，取代基于固定周期的 MRP/MPS 计划。我们重点分析了基于强化学习的看板系统（RL-Kanban）的设计与实施挑战。消除“虚拟浪费”：聚焦于数据过载、不必要的报告、低效的系统间接口（API 耦合）等数字化环境特有的浪费，并提供架构设计上的解决方案。 --- 第三部分：数字化制造流程的架构设计与集成本部分深入技术层面，指导读者如何规划和部署下一代制造执行系统（MES）和运营技术（OT）架构。开放式、可互操作的制造架构：批判性地分析了传统封闭式 SCADA/PLC 系统的局限性，详细介绍了基于OPC UA、MQTT 和时间敏感网络（TSN）的互联架构蓝图。强调架构设计必须优先考虑数据的语义互操作性而非仅仅是简单的网络连通性。分布式控制与边缘计算：探讨何时应将计算能力下沉到生产现场（边缘端）以实现低延迟决策，以及如何设计健壮的边缘节点，确保在云端连接中断时，核心生产任务仍能安全、有效地运行。制造数据湖与知识图谱的构建：论述如何汇集来自传感器、ERP、PLM 和质量管理系统（QMS）的海量异构数据，并构建制造知识图谱，以支持跨部门的智能分析和规范驱动的自动化。 --- 第四部分：面向产品生命周期的数字化集成设计产品设计不再是生产的起点，而是整个价值网络中的一个节点。本书强调在设计阶段即考虑生产、服务和退役的“面向终局的设计”（Design for End-in-Mind）。参数化与生成式设计在流程规划中的应用：如何利用生成式算法来探索最优的装配序列、设备布局和机器人路径规划，而不是依赖人工经验试错。基于模型的系统工程（MBSE）的深度应用：详细介绍了如何使用 SysML 等语言对复杂系统进行多视图建模，确保需求、功能、逻辑和物理实现之间存在明确、可追溯的映射关系，从而避免设计蔓延。数字主线（Digital Thread）的构建与维护：提供了在不同工程工具（CAD, CAE, PLM, ERP）之间建立无缝、单向或双向数据流的实践指南，确保从设计变更到物料采购和生产指令的实时同步。 --- 第五部分：人机协作与技能重塑的设计工业 4.0 并非完全取代人工，而是重新定义人机交互的边界。增强现实（AR）在现场作业中的设计应用：不仅仅是简单的叠加信息，而是如何设计出能够根据操作人员当前任务状态和认知负荷，自适应地调整信息呈现方式的 AR 界面。认知负荷管理：探讨如何通过系统设计来最小化操作人员在面对高度复杂的自动化系统时的认知负担，确保在异常情况发生时，人员能够迅速理解并干预。面向知识转移的系统设计：研究如何将资深工程师的隐性知识（Tacit Knowledge）通过流程标准化、专家系统和在线培训模块显性化，并嵌入到自动化系统中，实现持续的知识演进。 --- 第六部分：可持续性、安全与弹性设计指标在追求效率的同时，本书将环境影响和社会责任视为复杂系统设计中不可或缺的约束条件。全生命周期环境影响评估（LCA）的实时集成：如何在设计迭代过程中，实时监测和优化材料选择、能源消耗和废弃物产生，实现“绿色精益”。网络物理系统（CPS）的安全防护架构：从设计之初植入安全（Security by Design）理念，讨论操作技术（OT）环境下的威胁建模、微分保护区（Demilitarized Zones, DMZ）的划分，以及基于行为分析的入侵检测机制。性能度量的现代化：提出一套超越传统 OEE（整体设备效率）的“适应性效率指数”（Adaptive Efficiency Index, AEI），该指数纳入了柔性响应时间、数据质量和安全合规性等关键指标。 --- 目标读者本书适合于希望从根本上革新其产品开发、制造运营和 IT/OT 集成策略的工程领导者、系统架构师、精益生产专家、高级制造工程师，以及正在攻读复杂系统工程、工业工程和数字化转型的研究生。它为那些准备超越试点项目，迈向大规模、全方位智能制造转型的企业提供了一张清晰、可执行的蓝图。 --- 这本书是为那些需要跳出现有框架，构建能自我学习、自我优化、并能快速响应市场颠覆性变化的下一代制造和产品生态系统的专业人士而作。