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數(shù)字化智能化車間建設是實現(xiàn)智能生產(chǎn)的關鍵。本書介紹了數(shù)字化智能化車間的基本概念，提出了數(shù)字化智能化車間的體系架構模型，對數(shù)字化智能化車間技術體系中的虛擬車間建模與仿真優(yōu)化、制造物聯(lián)網(wǎng)技術及應用、生產(chǎn)過程智能管控、基于大數(shù)據(jù)的車間運行智能決策支持等關鍵內容進行了深入探討，并結合企業(yè)應用案例進行詳細說明。

作者簡介

朱海平，華中科技大學機械學院教授，工業(yè)工程系副主任，"數(shù)字制造與裝備技術" 國家重點實驗室和"制造裝備數(shù)字化"國家工程中心核心成員。從事制造系統(tǒng)建模與優(yōu)化、可靠性分析與維修決策、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)關鍵技術研究與應用等方面的科研和教學工作。先后主持或作為核心成員參與完成國家自然科學基金項目3項、國家863項目6項、國家973課題1項、企業(yè)橫向課題多項。獲2011年國家科技進步二等獎，2008年教育部科技進步一等獎，2008年軍隊科技進步三等獎，2010年中國機械聯(lián)合會一等獎，獲2009年度優(yōu)秀科技特派員稱號。

目錄

Contents目錄

第1章數(shù)字化與智能化車間概述00

1.1背景00

1.1.1制造企業(yè)轉型升級的機遇與措施00

1.1.2數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化是實現(xiàn)轉型升級的關鍵技術00

1.2制造系統(tǒng)與制造車間00

1.2.1制造系統(tǒng)00

1.2.2制造車間00

1.3數(shù)字化與智能化車間的內涵及特征0

1.3.1從傳統(tǒng)車間到數(shù)字化與智能化車間的演化過程0

1.3.2數(shù)字化車間的定義及內涵0

1.3.3數(shù)字孿生車間0

1.3.4如何理解設備和車間的“智能”0

1.3.5智能化車間的基本特征0

1.3.6數(shù)字化與智能化車間的系統(tǒng)架構0

1.4數(shù)字化與智能化車間的關鍵使能技術與工具0

1.4.1關鍵使能技術0

1.4.2關鍵功能部件0

1.4.3核心工業(yè)軟件0

1.5數(shù)字化與智能化車間的實施規(guī)劃0

1.5.1數(shù)字化與智能化車間的實施路線0

1.5.2數(shù)字化與智能化車間的主要實施內容0

參考文獻0

第2章車間布局設計與物流仿真優(yōu)化0

2.1概述0

2.1.1車間布局設計0

2.1.2物流仿真優(yōu)化0

2.2混流雙邊裝配線平衡設計0

2.2.1混流雙邊裝配線平衡問題描述0

2.2.2混流雙邊裝配線平衡問題建模0

2.2.3工程實例及效果分析0

2.3機加工車間仿真建模與性能分析0

2.3.1機加工車間簡介0

2.3.2基于Plant Simulation的車間仿真建模0

2.3.3機加工生產(chǎn)線的產(chǎn)能仿真分析與改善0

2.3.4立體倉庫仿真驗證0

2.3.5AGV運輸系統(tǒng)仿真分析0

2.4多跨車間布局設計仿真優(yōu)化0

2.4.1多跨車間布局建模與物流仿真分析0

2.4.2基于遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡的多跨車間布局仿真優(yōu)化0

2.5裝配線物流集配系統(tǒng)仿真優(yōu)化設計0

2.5.1物料集配模式簡介0

2.5.2集配區(qū)儲位和揀料工位任務方案的仿真優(yōu)化0

2.5.3物料集配系統(tǒng)其他參數(shù)的仿真優(yōu)化0

參考文獻

第3章車間生產(chǎn)計劃制定與優(yōu)化

3.1引言

3.2隨機和模糊機會約束下的多產(chǎn)品集結生產(chǎn)計劃優(yōu)化

3.2.1考慮跨階段生產(chǎn)的多產(chǎn)品集結生產(chǎn)計劃模型

3.2.2多產(chǎn)品集結生產(chǎn)計劃的隨機模糊優(yōu)化模型

3.2.3案例分析

3.3基于風險評估的多生產(chǎn)線計劃優(yōu)化

3.3.1生產(chǎn)計劃的風險值定義

3.3.2生產(chǎn)計劃風險評估與優(yōu)化模型

3.3.3實例分析

3.4汽車沖壓車間作業(yè)調度優(yōu)化

3.4.1沖壓車間作業(yè)調度問題描述

3.4.2沖壓車間多目標作業(yè)調度優(yōu)化模型

3.4.3多目標混合人工蜂群求解算法

3.4.4案例分析

3.5汽車混流裝配生產(chǎn)線排序優(yōu)化

3.5.1汽車排序優(yōu)化問題建模

3.5.2求解汽車排序優(yōu)化問題的離散小世界優(yōu)化算法

3.5.3實例分析

3.6基于多層次網(wǎng)絡模型的裝配計劃優(yōu)化

3.6.1多層次裝配計劃優(yōu)化模型

3.6.2求解多層次裝配計劃優(yōu)化模型的混合算法

3.6.3實例分析

參考文獻

第4章數(shù)據(jù)驅動的設備故障診斷

4.1設備故障診斷問題概述

4.1.1設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

4.1.2刀具狀態(tài)監(jiān)測與壽命預測

4.2數(shù)據(jù)驅動的軸承故障診斷方法

4.2.1軸承故障實驗數(shù)據(jù)

4.2.2基于棧式剪枝稀疏去噪自編碼器的故障診斷方法

4.2.3基于密度峰快速查找聚類算法的故障診斷方法

4.2.4基于S變換和深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷方法

4.3數(shù)據(jù)驅動的銑削刀具磨損狀態(tài)識別方法

4.3.1銑削刀具磨損概述

4.3.2銑削刀具磨損實驗數(shù)據(jù)

4.3.3基于PSO優(yōu)化的SVM的刀具磨損狀態(tài)識別

4.3.4基于BSOGMHMM模型的刀具磨損狀態(tài)識別

參考文獻

第5章基于統(tǒng)計理論的生產(chǎn)過程質量控制

5.1統(tǒng)計過程控制概述

5.1.1經(jīng)典SPC控制圖

5.1.2自相關過程與殘差控制圖

5.1.3多變量SPC控制圖

5.1.4非參數(shù)控制圖

5.1.5多工序選控圖

5.2經(jīng)濟最優(yōu)的變量控制圖優(yōu)化設計

5.2.1過程的單一失控機制與混合失效機制

5.2.2時變質量偏移下的均值控制圖優(yōu)化

5.2.3隨機質量偏移下的EWMA控制圖優(yōu)化

5.2.4混合失效下基于延遲監(jiān)控策略的均值控制圖優(yōu)化

5.2.5混合失效下的多變量EWMA控制圖優(yōu)化

5.3經(jīng)濟最優(yōu)的多工位生產(chǎn)系統(tǒng)屬性控制圖優(yōu)化設計

5.3.1問題描述

5.3.2各工位的穩(wěn)態(tài)概率計算

5.3.3成本計算與優(yōu)化模型

5.3.4啟發(fā)式規(guī)則和禁忌搜索相結合的求解算法

5.3.5應用案例分析

參考文獻

第6章車間數(shù)據(jù)采集技術及應用

6.1車間制造過程數(shù)據(jù)的類型及特征

6.1.1制造過程數(shù)據(jù)的類型

6.1.2制造過程數(shù)據(jù)的特征

6.2車間物聯(lián)網(wǎng)的架構及關鍵技術

6.2.1車間物聯(lián)網(wǎng)的總體架構

6.2.2車間物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術

6.3車間數(shù)據(jù)采集的若干應用場景

6.3.1數(shù)控機床狀態(tài)數(shù)據(jù)采集

6.3.2基于RFID的在制品跟蹤

6.3.3基于OPC的裝配生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集

6.3.4基于UWB技術的移動物體定位與跟蹤

參考文獻

第7章高級計劃排程技術及應用

7.1高級計劃排程概述

7.1.1APS的起源與發(fā)展

7.1.2APS與ERP/MES的關系

7.2APS的基本原理與技術特征

7.2.1APS基本原理

7.2.2APS的技術特征

7.2.3TOC理論在APS中的應用

7.3APS軟件系統(tǒng)介紹

7.4APS應用實施案例

7.4.1某PCB企業(yè)的實施案例

7.4.2某PCBA企業(yè)的實施案例

7.4.3某3C精密結構件加工企業(yè)的實施案例

7.4.4某閥門企業(yè)的實施案例

參考文獻

第8章制造執(zhí)行系統(tǒng)技術及應用

8.1MES概述

8.1.1MES的起源與發(fā)展

8.1.2如何理解MES

8.1.3MES的標準化

8.1.4MES的發(fā)展趨勢

8.2理解MES的3個視角

8.2.1業(yè)務活動視角

8.2.2數(shù)據(jù)應用視角

8.2.3體系架構視角

8.3MES產(chǎn)品實現(xiàn)

8.3.1MES產(chǎn)品架構的特點

8.3.2UniMax產(chǎn)品簡介

8.4MES典型行業(yè)應用案例

8.4.1汽車制造行業(yè)案例

8.4.2飛機裝配行業(yè)案例

參考文獻

第9章數(shù)字化與智能化車間綜合應用案例

9.1面向3C金屬結構件加工的數(shù)字化與智能化車間建設

9.1.1總體建設框架

9.1.2主要建設內容

9.1.3建設效果

9.2中低壓開關柜智能工廠體系架構研究及應用

9.2.1中低壓開關柜行業(yè)的特點

9.2.2中低壓開關柜智能工廠體系架構

9.2.3中低壓開關柜智能工廠的功能框架

9.2.4中低壓開關柜智能工廠建設實踐

9.3工程機械數(shù)字化車間建設

9.3.1自動化生產(chǎn)單元與生產(chǎn)線

9.3.2自動化倉儲與物流設施

9.3.3數(shù)字化生產(chǎn)執(zhí)行過程管控平臺

9.3.4可視化生產(chǎn)控制中心

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前言/序言

Preface前言

制

造車間是制造工藝活動與生產(chǎn)活動的主要發(fā)生場所，完成從虛擬產(chǎn)品向物理產(chǎn)品的轉化。以車間作為數(shù)字制造

（digital manufacturing，DM）和智能制造（intelligent manufacturing，IM）的實施載體，通過建設數(shù)字化、智能化車間，實現(xiàn)制造過程提質增效、敏捷響應外部變化，是制造企業(yè)進行數(shù)字化轉型（digital transformation，DT）的基本方式之一。