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出版者:中国电力

作者:肖明耀//程莉

出品人:

页数:101

译者:

出版时间:2010-7

价格:14.00元

装帧:

isbn号码:9787512302303

丛书系列:

图书标签:

• 编程
• 工业机器人
• 机器人编程
• 程序控制
• 实训
• 技能提升
• 自动化
• 制造业
• 机电一体化
• PLC
• 机器人应用

现代制造与智能系统集成实务：面向工业4.0的系统优化与应用实践 图书简介 本书聚焦于当前制造业向工业4.0和智能制造转型的核心挑战与实践路径，深入探讨了如何实现现代工业系统的高效集成、优化与智能化管理。本书旨在为工程师、技术人员、以及相关专业院校师生提供一套全面、系统且高度贴合实际的理论框架与操作指南，特别侧重于跨学科知识的融合与前沿技术的实际应用。 --- 第一部分：智能制造的战略布局与基础架构 第一章：工业4.0与智能工厂的顶层设计 本章首先阐述了工业4.0的本质特征、核心驱动力及其对全球制造业生态的颠覆性影响。我们将探讨智能工厂的层次化架构，包括物理层、信息物理系统（CPS）层、服务层与应用层。重点分析如何从战略层面规划智能制造的蓝图，明确数字化转型路线图，并评估不同行业导入智能制造的潜在效益与风险。内容涵盖了价值流分析在数字化转型中的应用，以及构建柔性化、自组织生产系统的关键要素。 第二章：工业物联网（IIoT）与数据采集技术 本章详细剖析了工业物联网（IIoT）的体系结构，包括边缘计算、云平台与传感器网络的设计原则。我们深入讨论了工业现场复杂环境下的可靠数据采集技术，如高精度温度、振动、电流传感器的工作原理、选型标准及安装校准规范。特别关注OPC UA、MQTT等工业通信协议在异构设备互联互通中的作用，以及如何建立安全、实时、高带宽的数据传输通道，为上层分析奠定坚实的数据基础。 第三章：信息物理系统（CPS）与数字化孪生（Digital Twin） 本章是理解现代智能系统的基石。我们系统介绍了信息物理系统（CPS）的概念、关键技术栈及其在制造过程中的集成应用。随后，本书花费大量篇幅深入讲解数字化孪生技术（Digital Twin）。内容涵盖了数字孪生模型的构建流程、高保真建模方法（包括基于CAD/CAE/PLM数据的集成）、实时数据映射机制，以及如何利用孪生体进行生产过程的模拟、预测性维护和远程优化控制。 --- 第二部分：高级数据分析与生产过程优化 第四章：工业大数据采集、清洗与存储 本章聚焦于海量工业数据（大数据）的处理流程。从如何设计高效的工业数据库（SQL与NoSQL的选择），到数据预处理技术（缺失值处理、异常值检测、数据归一化），我们提供了详尽的实践步骤。内容还涉及时序数据库（Time-Series Database）在工业监控中的应用，以及如何构建面向分析和展示的统一数据湖（Data Lake）。 第五章：基于机器学习的预测性维护（PdM） 预测性维护是当前制造业提升设备稼动率的核心技术。本章从PdM的生命周期角度出发，详细介绍了从数据标签化到模型部署的全过程。内容包括：故障特征工程（信号处理、频域分析）、不同机器学习模型（如随机森林、支持向量机、循环神经网络RNN/LSTM）在剩余使用寿命（RUL）预测中的适用性比较、模型评估指标（如精度、召回率、F1分数）的工业解读，以及模型在云端或边缘侧的实时部署策略。 第六章：生产排程与优化算法 本章探讨如何利用先进的运筹学和优化算法来解决复杂的生产资源分配与调度问题。内容涵盖了经典的流水车间调度问题（Flow Shop Scheduling）、作业车间调度问题（Job Shop Scheduling）的数学建模。重点介绍启发式算法（如遗传算法GA、模拟退火SA）和元启发式算法在处理大规模、非线性约束下的动态调度问题中的应用，旨在实现交货期遵守率、资源利用率和生产效率的最大化。 --- 第三部分：系统集成与人机协作实践 第七章：集成化制造执行系统（MES）的功能与部署 制造执行系统（MES）是连接车间控制层（SCADA/PLC）与企业资源计划（ERP）的关键桥梁。本章详细解析了MES的九大核心功能模块，包括生产调度管理、物料流转控制、质量追溯、设备管理及绩效分析。重点讨论了如何实现MES与上层规划系统及下层控制系统的无缝数据交换与业务协同，确保生产计划的精准落地执行。 第八章：面向操作员的增强现实（AR）与人机交互 随着人机交互界面（HMI）的升级，AR技术正成为提升现场操作人员效率与安全性的重要工具。本章介绍AR技术在装配指导、远程故障诊断、复杂设备维护培训中的实际应用案例。内容包括如何设计直观的3D叠加信息界面，以及如何将实时设备状态数据通过AR眼镜精准投射到物理实体上，实现“情境感知”的交互体验。 第九章：工业网络安全与数据治理 智能制造的互联性也带来了更高的安全风险。本章系统阐述了工业控制系统（ICS）面临的主要网络威胁（如勒索软件、供应链攻击），并介绍了分层防御策略（如ISA/IEC 62443标准）。内容涉及网络分段（Purdue模型应用）、入侵检测系统（IDS）在OT网络中的部署，以及建立完善的数据生命周期管理和访问控制机制，确保核心知识产权和生产数据的安全可信。 --- 本书特点： 实践导向强： 理论阐述紧密结合实际工程案例和技术标准。 跨学科整合： 融合了自动化控制、信息技术、数据科学及运筹学等多个领域的知识。 前沿技术覆盖： 深入剖析了数字化孪生、预测性维护和工业AR等前沿技术在实际生产环境中的落地策略。 适用对象： 工业自动化工程师、系统集成项目经理、企业技术骨干、高等院校（高职高专、本科）自动化、机械工程、计算机科学等专业的师生。

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