随着社会生产力和科学技术的发展，产品需求逐渐多样化和个性化，对产品制造的智能化提出了更高要求。本书结合物联网、通信技术、人工智能等新一代信息技术，探讨智能制造系统的构建与应用。本书主要内容包括：首先，分析制造业的机遇与挑战，帮助学生理解市场需求变化对制造业的影响，培养使命感；其次，叙述智能制造系统的演进过程及其新发展，以及对下一代制造业发展的启示，鼓励学生借势而进；然后，介绍智能制造系统的关键技术，激发学生创新思维；最后，讲解智能制造系统的集成技术，包括多智能体、云制造和数字孪生，鼓励科研创新。
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机械制造及自动化、智能制造2011年度国家科技进步二等奖
目录
第1章 智能制造系统概述 1
1.1 制造与制造业 1
1.1.1 面向制造的系统 2
1.1.2 智能制造与工业4.0 3
1.2 智能制造中的先进技术概述 7
1.3 智能制造展望 8
思考与练习 9
第2章 先进制造模式 10
2.1 制造模式变迁 10
2.1.1 基于HPS的传统制造 10
2.1.2 基于HCPS的数字化制造 11
2.1.3 基于HCPS1.5的数字网络化制造 14
2.1.4 基于HCPS2.0的新一代智能制造 15
2.2 先进制造模式案例 18
2.2.1 精益生产与计算机集成制造 18
2.2.2 敏捷制造 20
2.2.3 大批量定制 21
2.3 智能制造下的制造模式创新 21
思考与练习 24
第3章 面向智能制造的软件管理系统 25
3.1 智能制造中的管理软件分类 25
3.1.1 制造执行系统 25
3.1.2 企业资源计划 27
3.1.3 生产计划与排程系统 28
3.1.4 物联网平台 29
3.1.5 产品生命周期管理系统 31
3.1.6 质量管理系统 33
3.1.7 人机界面和智能分析工具 34
3.2 智能制造下的工业管理软件创新 35
3.2.1 数据驱动的决策支持系统 35
3.2.2 物联网整合 38
3.2.3 生产计划和调度优化 40
3.2.4 数字化供应链管理 42
3.2.5 虚拟仿真和模拟 45
3.2.6 人机协作和智能分析 46
思考与练习 48
第4章 智能制造中的物联技术 49
4.1 工业现场的万物互联 49
4.1.1 物联网、以太网与工业互联网 49
4.1.2 OSI七层模型 52
4.2 面向工业现场“控制器”的物联技术 56
4.2.1 串口通信 56
4.2.2 工业总线 59
4.2.3 工业以太网 64
4.3 面向工业现场“物”的物联技术 68
4.3.1 条形码、二维码技术在制造系统中的应用 68
4.3.2 智能制造中的RFID技术 69
思考与练习 71
第5章 制造系统中的智能调度技术 72
5.1 调度算法的发展历史 72
5.1.1 早期的调度算法 72
5.1.2 智能调度算法 73
5.2 调度问题的描述 73
5.2.1 特征描述 73
5.2.2 流水车间调度问题 75
5.2.3 作业车间调度问题 75
5.2.4 柔性作业车间调度问题 77
5.3 面向柔性作业车间的智能调度求解方法举例 79
5.3.1 遗传算法概述 80
5.3.2 利用遗传算法解决柔性作业车间调度问题 86
思考与练习 90
第6章 制造系统中的智能决策技术 91
6.1 计算机辅助决策 92
6.1.1 决策支持系统 92
6.1.2 决策中的人工智能 93
6.2 知识表示与知识推理 95
6.2.1 知识表示——框架 95
6.2.2 知识表示——语义网络 97
6.2.3 知识表示——图神经网络 101
6.2.4 知识推理 103
6.3 多目标决策方法 106
6.3.1 层次分析法 107
6.3.2 帕累托最优求解 109
思考与练习 111
第7章 云计算、边缘节点和中台技术 112
7.1 智能制造中的云计算技术 112
7.1.1 云计算分类 113
7.1.2 云服务与制造系统结合 116
7.2 智能制造中的边缘节点技术 119
7.2.1 云边体系与制造系统 120
7.2.2 边缘节点中制造系统功能与服务的搭建 125
7.3 智能制造中的中台技术 126
7.3.1 业务中台 127
7.3.2 数据中台 129
7.3.3 中台的其他细分 131
思考与练习 134
第8章 智能制造系统集成——多智能体制造系统 135
8.1 多智能体制造系统中的关键技术 135
8.1.1 智能体 135
8.1.2 智能体软件设计框架 136
8.1.3 多智能体系统 137
8.2 基于物联技术的Agent封装 139
8.2.1 Agent的映射 139
8.2.2 基于物联网的Agent封装步骤 139
8.2.3 Agent之间的交互设计 140
8.3 Multi-Agent与制造系统 140
8.3.1 整体架构设计 140
8.3.2 面向车间物理实体的Agent设计 142
思考与练习 145
第9章 智能制造系统集成——云制造系统 146
9.1 云制造系统框架 146
9.2 云制造系统关键技术 148
9.3 云计算及云边技术与制造系统的结合 150
9.4 云制造系统案例 152
9.5 基于云制造系统的网络协同化制造 155
9.5.1 云制造网络协同平台架构 155
9.5.2 云制造产品协同设计平台关键技术 158
9.5.3 云制造产品协同设计平台系统实例分析 161
思考与练习 164
第10章 智能制造系统集成——数字孪生与智能制造 165
10.1 数字孪生系统概述 165
10.1.1 系统的主要内涵 165
10.1.2 系统的功能与优势 166
10.2 面向生产过程的数字孪生体系架构 167
10.2.1 体系架构的层级 167
10.2.2 层级之间的相互关系 170
10.3 面向智能制造的数字孪生建模关键技术 171
10.3.1 数字孪生建模内容 171
10.3.2 基于3ds Max的数字孪生三维建模技术 174
10.3.3 基于Unity 3D的孪生车间构建技术 178
10.4 数字孪生系统案例 182
10.5 数字孪生的未来发展方向展望 185
思考与练习 185
参考文献 186
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