智能制造：理念、系統與建模方法（第3版）

劉敏，同濟大學電子與信息工程學院教授，博士生導師，全國自動化系統與集成標準化技術委員會（SAC/TC159）委員、系統工程學會智能制造專業委員會委員、上海系統工程學會理事、上海市企業信息化促進中心理事。先後赴美國加州大學洛杉磯分校、佛羅裏達大學，加拿大麥吉爾大學、國家研究院、西安大略大學，德國杜伊斯堡埃森大學等國外知名高校和研究機構訪問交流。長期從事智能網絡協同制造、智能預測性維護、大數據分析與預測等智能制造基礎理論、方法、技術和系統的研發。在有色金屬冶煉、石油化工、鋼鐵等領域開展了智能網絡協同制造、智能預測性維護、智能制造模式與開放式架構等關鍵技術的應用研究，研制了智能網絡協同制造平臺、敏捷供應鏈、ERP、MRO、設備智能監控等系統，並成功應用於江西銅業、中金嶺南、寶鋼、中鴻等大中型企業，社會與經濟效益顯著。曾主持並完成國家重點研發計劃項目1項（首席科學家）、國家“863”計劃項目4項、科技部科技攻關項目2項、國家自然科學基金項目3項、省部級項目10余項；出版《智能制造：理念、系統與建模方法》《智能預測性維護》《人機物共融制造模式與應用》專著3部；在國內外期刊及會議發表學術論文200余篇，SCI/EI檢索100余篇（ESI高被引論文多篇）；獲授權發明專利10余項（國際專利2項）；獲省部級獎項2項。

 

目錄

 

 

 

 

 

第1章制造業簡史

 

1.1制造業的發展歷程

 

1.1.1蒸汽動力時代

 

1.1.2電動力時代

 

1.1.3信息經濟時代

 

1.1.4數字經濟時代

 

1.2信息技術對制造業的影響

 

1.2.1信息技術及其社會作用

 

1.2.2信息技術對制造業的挑戰

 

習題

 

第2章制造模式與系統的變革

 

2.1制造模式的變革

 

2.1.1制造模式模型

 

2．1．2制造模式的發展階段

 

2.1.3各工業強國制造模式的變革過程

 

2.1.4中國智能制造的部分內容

 

2.2制造系統的發展

 

2.2.1計算機集成制造系統

 

2.2.2現代集成制造系統

 

2.2.3智能制造系統

 

習題

 

第3章智能制造技術

 

3.1概述

 

3.2“工業4.0”的智能制造技術

 

3.2.1智能工廠的概念

 

3.2.2“工業4.0”的核心特征

 

3．2．3信息物理系統

 

3.3工業互聯網的智能制造技術

 

3.3.1工業互聯網框架

 

3．3．2工業互聯網的支撐技術

 

3.4“中國制造2025”的智能制造技術

 

3.5智能制造的技術體系架構

 

3.5.1智能制造技術的構成及體系結構

 

3.5.2新一代信息技術支撐的智能工廠體系結構

 

3.5.3面向網絡協同的智慧企業協作框架

 

習題

 

 

 

 

 

 

 

第4章人機物融合的智能制造模式與機理

 

4．1人機物融合智能與系統

 

4．1．1人機融合智能

 

4．1．2人機物融合系統

 

4．2人機物融合的智能制造模式

 

4．2．1可持續商業模式創新

 

4．2．2HCPS 2．0驅動的智能制造系統

 

4．2．3生態系統服務平臺

 

4．3人機物融合的智能制造機理

 

4．3．1人機物融合制造機理

 

4．3．2人機物協同感知、認知和決策

 

習題

 

第5章智能制造系統的組成

 

5.1制造企業的功能和生產組織方式

 

5.1.1傳統制造企業的生產組織方式

 

5.1.2現代制造企業的生產組織方式

 

5.2智能研發與設計系統

 

5.2.1研發與工藝設計系統概述

 

5.2.2產品創新設計與研發管理模式

 

5.2.3產品研發與工藝設計系統

 

5.2.4基於產品定義模型的智能研發和設計方法

 

5.3智能生產系統與智能工廠

 

5.3.1智能生產系統的組成

 

5.3.2面向智能生產過程的幾個概念

 

5.4智能管理與服務系統

 

5.4.1智能管理與服務技術體系

 

5.4.2智能運營管理與服務系統

 

5.4.3智能物流與供應鏈系統

 

5.4.4產品智能服務系統

 

5.5面向流程工業的智能制造系統

 

5.5.1連續型制造業的特點

 

5.5.2流程工業的制造系統

 

習題

 

第6章制造系統的建模方法論與參考體系結構

 

6.1企業建模方法論

 

6.1.1企業建模理論與方法

 

6.1.2制造系統的建模方法論

 

6．2企業建模與診斷

 

6.2.1企業整體解決方案

 

6.2.2企業整體解決方案的集成平臺

 

6.2.3企業集成建模與診斷

 

6.3制造系統的參考體系結構

 

6.3.1面向集成制造的參考體系結構

 

6.3.2面向智能制造的參考體系結構

 

6.3.3“中國制造2025”的智能制造參考架構

 

6.3.4虛實結合的智能制造參考架構

 

習題

 

第7章制造系統的建模方法及工具

 

7.1IDEF系列方法

 

7.1.1IDEF0方法

 

7.1.2IDEF1x方法

 

7.2ARIS控制視圖的過程鏈方法

 

7.2.1基於流程(過程)控制的ARIS建模方法

 

7.2.2ARIS控制視圖的過程鏈描述語言

 

7.3面向對象的I2DEF方法

 

7.3.1I2DEF方法簡介

 

7.3.2I2DEF建模

 

習題

 

第8章制造系統全生命周期實施過程及方法

 

8.1企業信息系統全生命周期實施過程

 

8.1.1企業診斷階段

 

8.1.2需求分析階段

 

8.1.3系統設計階段

 

8.1.4實施與運行維護階段

 

8.2制造系統的需求分析方法

 

8.2.1企業現狀分析

 

8.2.2企業面臨的問題及對策分析

 

8.2.3系統的需求與目標

 

8.3制造系統的實施方法

 

8.3.1總體方案的規劃內容

 

8.3.2分系統的規劃內容

 

8.4面向制造系統全生命周期的建模工具

 

8.5設計標準與規範

 

8.5.1國際標準

 

8.5.2ISO/TC184

 

8.5.3國家標準

 

習題

 

參考文獻