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基于虚拟重构的智能车间理论、技术及应用


作者:
丁国富 张剑 付建林 王小强 著
定价:
129.00 元
版面字数:
380.00千字
开本:
特殊
装帧形式:
精装
页数:
336
最新
印次时间:
2026年08月
ISBN:
978-7-04-067474-3
物料号:
67474-00
出版时间:
2026-09-16
读者对象:
学术著作
一级分类:
自然科学
二级分类:
机械工程
三级分类:
机械制造及其自动化

本书针对离散制造车间智能化转型升级的需求与挑战,全面系统地介绍了基于虚拟重构的智能车间理论基础、关键技术与工程应用,主要内容包括车间组织形式、车间统一建模与虚拟重构、基于虚拟重构的排程与调度,基于虚拟重构车间的生产组织、生产仿真与评价、生产过程管控,数字孪生车间应用系统,以及车间智能制造应用案例等。本书从理论到实践,基本涵盖了西南交通大学复杂装备智能制造与工业软件研发团队的相关最新研究成果。通过本书,读者可较为全面地掌握智能车间和智能制造等相关技术,并将其应用到各类生产制造场景的实践中。 本书可作为高等院校机械类专业高年级本科生、研究生和教师的教学参考书,也可作为科研人员和工程技术人员的技术参考书。
  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 复杂离散制造车间的组织形式及关键技术
        • 1.1 复杂离散制造车间组织形式
          • 1.1.1 车间生产要素构成
            • 1.1.2 车间生产组织形式
              • 1.1.3 离散制造车间运行机制
              • 1.2 智能车间关键技术
                • 1.2.1 建模与仿真
                  • 1.2.2 生产调度
                    • 1.2.3 生产制造执行
                      • 1.2.4 数字孪生
                      • 参考文献
                      • 第2章 复杂离散制造车间的统一建模与虚拟重构
                        • 2.1 复杂离散制造系统概述与车间要素分析
                          • 2.2 异构复杂离散车间统一模型与表达
                            • 2.2.1 生产要素统一模型与表达
                              • 2.2.2 层次化生产关系统一模型与表达
                                • 2.2.3 网络化物流关系统一模型与表达
                                  • 2.2.4 基于多虚拟服务节点的生产逻辑重构
                                  • 2.3 面向多类型虚拟服务节点的多层级复杂生产形式表达
                                    • 2.3.1 基于虚拟服务节点的制造系统静态组织形式表达
                                      • 2.3.2 基于服务节点对的动态生产过程表达
                                        • 2.3.3 基于服务节点对的制造系统生产执行驱动逻辑
                                        • 2.4 虚实连接、数据交互与运行机制
                                          • 2.4.1 虚实连接方案
                                            • 2.4.2 数据交互机制
                                              • 2.4.3 基于虚实融合的运行机制
                                              • 2.5 基于虚拟重构的复杂离散制造车间智能制造解决方案
                                                • 2.5.1 离散制造车间在信息空间中的虚拟重构流程
                                                  • 2.5.2 基于虚拟重构的智能车间整体解决方案
                                                  • 参考文献
                                                  • 第3章 基于虚拟重构的制造车间调度技术
                                                    • 3.1 车间调度问题概述
                                                      • 3.1.1 静态车间调度问题
                                                        • 3.1.2 动态车间调度问题
                                                        • 3.2 基于虚拟重构的典型车间调度模型
                                                          • 3.2.1 基于服务单元的资源映射
                                                            • 3.2.2 典型车间静态调度模型
                                                              • 3.2.3 面向多扰动的车间动态调度模型
                                                              • 3.3 基于元启发式算法的静态车间调度方法
                                                                • 3.3.1 基本元启发式智能算法
                                                                  • 3.3.2 典型元启发式智能算法的改进
                                                                  • 3.4 基于超启发式算法的动态车间调度方法
                                                                    • 3.4.1 超启发式算法简介
                                                                      • 3.4.2 典型调度规则
                                                                        • 3.4.3 基于遗传规划的超启发式算法
                                                                          • 3.4.4 基于深度强化学习的超启发式算法
                                                                          • 参考文献
                                                                          • 第4章 基于虚拟重构车间的生产组织技术
                                                                            • 4.1 概述
                                                                              • 4.2 双层多智能体组织运行问题定义及整体解决框架
                                                                                • 4.2.1 双层动态调度数学模型
                                                                                  • 4.2.2 总体框架
                                                                                    • 4.2.3 数字孪生车间的资源信息、控制逻辑和数据模型
                                                                                      • 4.2.4 双层多智能体组织运行架构
                                                                                      • 4.3 双层多智能体组织运行实现步骤及技术
                                                                                        • 4.3.1 建立动态调度问题(步骤①)
                                                                                          • 4.3.2 第一层调度及第二层调度协调(步骤②)
                                                                                            • 4.3.3 第二层中服务单元动态调度(步骤③)
                                                                                              • 4.3.4 服务单元中的问题处理及与第一层协商(步骤④)
                                                                                                • 4.3.5 第一层重调度(步骤⑤)
                                                                                                • 4.4 算例分析
                                                                                                  • 参考文献
                                                                                                  • 第5章 基于虚拟重构车间的生产仿真与评价技术
                                                                                                    • 5.1 车间生产过程仿真技术
                                                                                                      • 5.1.1 进程交互法及其基本原理
                                                                                                        • 5.1.2 基于改进进程交互法的仿真机制
                                                                                                          • 5.1.3 生产任务解析算法
                                                                                                            • 5.1.4 物流子进程交互算法
                                                                                                              • 5.1.5 服务子进程交互算法
                                                                                                              • 5.2 车间仿真评价指标体系的构建
                                                                                                                • 5.2.1 离散制造系统评价指标体系设计原则
                                                                                                                  • 5.2.2 离散制造系统评价指标体系构建方法
                                                                                                                  • 5.3 基于粗糙集的评价指标约简
                                                                                                                    • 5.4 离散制造车间评价指标体系
                                                                                                                      • 5.4.1 生产计划评价指标体系
                                                                                                                        • 5.4.2 生产布局评价指标体系
                                                                                                                          • 5.4.3 生产物流评价指标体系
                                                                                                                            • 5.4.4 生产成本评价指标体系
                                                                                                                            • 5.5 基于主客观结合的综合评价方法
                                                                                                                              • 5.5.1 标准化处理
                                                                                                                                • 5.5.2 基于可拓层次分析法的主观权重确定
                                                                                                                                  • 5.5.3 基于改进CRITIC法与熵值法的客观权重确定
                                                                                                                                    • 5.5.4 组合权重确定
                                                                                                                                      • 5.5.5 模糊综合评价
                                                                                                                                      • 5.6 生产计划/过程仿真与评价验证
                                                                                                                                        • 5.6.1 仿真算法对比验证
                                                                                                                                          • 5.6.2 基于仿真的系统性能评价实例
                                                                                                                                          • 参考文献
                                                                                                                                          • 第6章 基于虚拟重构车间的生产过程管控技术
                                                                                                                                            • 6.1 离散制造车间生产过程业务流程分析
                                                                                                                                              • 6.2 离散制造车间生产过程数据体系梳理
                                                                                                                                                • 6.2.1 车间管理系统
                                                                                                                                                  • 6.2.2 制造执行系统
                                                                                                                                                    • 6.2.3 数据采集与监控系统
                                                                                                                                                    • 6.3 离散制造车间生产过程信息建模技术
                                                                                                                                                      • 6.3.1 信息建模方法及工具概述
                                                                                                                                                        • 6.3.2 基于EXPRESS的车间生产过程信息建模
                                                                                                                                                        • 6.4 多源异构数据的采集与集成技术
                                                                                                                                                          • 6.4.1 数据通信与交互协议及工具概述
                                                                                                                                                            • 6.4.2 基于数据适配层的流式数据集成
                                                                                                                                                              • 6.4.3 基于DataX的离线数据迁移
                                                                                                                                                              • 6.5 海量生产数据的存储与管理技术
                                                                                                                                                                • 6.6 物理车间到虚拟车间数据映射技术
                                                                                                                                                                  • 6.6.1 基于虚拟传感器的数据映射
                                                                                                                                                                    • 6.6.2 基于虚拟传感器的虚实同步
                                                                                                                                                                    • 6.7 工业大数据平台与生产管控技术
                                                                                                                                                                      • 6.7.1 基于Hadoop的工业大数据平台
                                                                                                                                                                        • 6.7.2 基于工业大数据平台的生产过程管控
                                                                                                                                                                        • 参考文献
                                                                                                                                                                        • 第7章 基于虚拟重构的数字孪生车间应用系统
                                                                                                                                                                          • 7.1 基于虚拟重构的数字孪生车间软件及其关联关系
                                                                                                                                                                            • 7.2 软件开发架构及相关技术
                                                                                                                                                                              • 7.2.1 虚拟车间建模系统ePlantModeling
                                                                                                                                                                                • 7.2.2 车间智能制造执行系统ePlantMES
                                                                                                                                                                                  • 7.2.3 虚拟车间仿真系统ePlantSim
                                                                                                                                                                                    • 7.2.4 车间生产过程管控系统ePlantTwin
                                                                                                                                                                                    • 7.3 软件功能介绍
                                                                                                                                                                                      • 7.3.1 虚拟车间建模系统ePlantModeling
                                                                                                                                                                                        • 7.3.2 车间智能制造执行系统ePlantMES
                                                                                                                                                                                          • 7.3.3 虚拟车间仿真系统ePlantSim
                                                                                                                                                                                            • 7.3.4 车间生产过程管控系统ePlantTwin
                                                                                                                                                                                            • 参考文献
                                                                                                                                                                                            • 第8章 离散制造车间智能制造案例分析
                                                                                                                                                                                              • 8.1 大型复杂航空结构件智能制造车间
                                                                                                                                                                                                • 8.1.1 总体技术路线
                                                                                                                                                                                                  • 8.1.2 数字化车间建模与仿真
                                                                                                                                                                                                    • 8.1.3 车间生产排程与调度
                                                                                                                                                                                                      • 8.1.4 生产过程可视化管控
                                                                                                                                                                                                      • 8.2 小型电子信息产品结构件智能制造车间
                                                                                                                                                                                                        • 8.2.1 总体技术路线
                                                                                                                                                                                                          • 8.2.2 产线建模与仿真
                                                                                                                                                                                                            • 8.2.3 车间生产排程与调度
                                                                                                                                                                                                              • 8.2.4 模型驱动的生产执行与控制
                                                                                                                                                                                                                • 8.2.5 产线生产过程虚实同步监控
                                                                                                                                                                                                              • 插图

                                                                                                                                                                                                              相关图书