本書是“高等院校智能制造人才培養(yǎng)系列教材”之一，面向智能制造相關(guān)專業(yè)，以培養(yǎng)適應(yīng)智能制造發(fā)展需求的人才。
本書以離散型智能制造系統(tǒng)等作為主要研究對(duì)象，在分析智能制造的定義、特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹智能制造系統(tǒng)的發(fā)展過程、智能制造系統(tǒng)建模與仿真的概念和原理，闡述智能制造系統(tǒng)建模與仿真的模型元素、建模方法及其應(yīng)用步驟，分析智能制造系統(tǒng)建模與仿真中的關(guān)鍵技術(shù)，介紹主流仿真軟件的功能、特點(diǎn)及其使用過程。書中提供了多個(gè)智能制造（生產(chǎn)）系統(tǒng)建模與仿真的研究案例，通過案例展現(xiàn)了智能制造系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)的功能及應(yīng)用。本書不僅配有豐富的思考題和習(xí)題，還配套相關(guān)電子資源，以滿足讀者需求。
本書是高等院校智能制造相關(guān)專業(yè)的教材，也可供智能制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)、新產(chǎn)品研發(fā)、企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理、設(shè)施規(guī)劃等領(lǐng)域的技術(shù)人員和管理人員參考。
周俊，上海工程技術(shù)大學(xué)，副教授。2007 年3 月日本琦玉大學(xué)理工學(xué)研究科生產(chǎn)科學(xué)專攻，博士畢業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位，主要從事知識(shí)工程在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，企業(yè)信息化管理，以及復(fù)雜產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的知識(shí)融合理論研究；隨后在日本富士通株式會(huì)社擔(dān)任研究員，從事PDM/PLM開發(fā)，和企業(yè)信息化共享等研究；2007 年9 月-2009 年5 月，日本大阪大學(xué)人工智能研究所知識(shí)工程研究室助教，在完成教學(xué)工作的同時(shí)，從事基于本體、語義網(wǎng)在生產(chǎn)科學(xué)、及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究；2009 年10 月至今，上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教師，結(jié)合自己的教學(xué)方向主要從事生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真、企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）研究，以及產(chǎn)品創(chuàng)新的研究；2012 年7 月-2013 年7 月，日本首都大學(xué)東京系統(tǒng)工程研究科客員研究員，主要從事系統(tǒng)工程中產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的研究，為企業(yè)可持續(xù)化生產(chǎn)和制造提供方法和理論依據(jù)。在智能制造工程專業(yè)擔(dān)任《智能制造基礎(chǔ)》《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》《智能生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)技術(shù)》等多門主干課程教學(xué)，多次參加教育部、中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)研究院和標(biāo)準(zhǔn)化研究所、高等研究院等主辦的各類智能制造技術(shù)培訓(xùn)。參與校企（海爾數(shù)字科技有限公司）合作智能制造實(shí)訓(xùn)線技術(shù)方案的設(shè)計(jì)；主持上海電氣集團(tuán)自動(dòng)化鋰電池智能產(chǎn)線的建模與仿真優(yōu)化項(xiàng)目，項(xiàng)目中標(biāo)獲得好評(píng)。近年帶領(lǐng)研究生從事智能設(shè)備故障診斷研究，在國(guó)際會(huì)議及核心期刊多次發(fā)表論文。
第1章 智能制造技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展 1
1.1 智能制造的產(chǎn)生 3
1.1.1 智能制造的發(fā)展歷程 3
1.1.2 我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展形勢(shì) 5
1.1.3 智能制造是建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的主攻方向 6
1.2 智能制造的概念及特征 7
1.2.1 智能制造的定義 7
1.2.2 智能制造的特征 9
1.2.3 智能制造的關(guān)鍵技術(shù) 11
1.3 推進(jìn)智能制造對(duì)制造企業(yè)的價(jià)值 12
本章小結(jié) 13
思考題與習(xí)題 13
第2章 智能制造系統(tǒng)基礎(chǔ) 14
2.1 先進(jìn)制造系統(tǒng)的發(fā)展 16
2.1.1 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS） 16
2.1.2 敏捷制造系統(tǒng)（AMS） 20
2.1.3 智能制造系統(tǒng)（IMS） 24
2.2 智能制造系統(tǒng)架構(gòu) 25
2.2.1 智能制造系統(tǒng)的綜合特征 25
2.2.2 智能制造系統(tǒng)基本架構(gòu) 26
2.2.3 智能制造系統(tǒng)研究的支撐技術(shù) 30
2.3 智能生產(chǎn)系統(tǒng) 31
2.3.1 智能生產(chǎn)系統(tǒng)的組成 31
2.3.2 智能生產(chǎn)系統(tǒng)的功能 36
2.3.3 智能工廠 39
本章小結(jié) 46
思考題與習(xí)題 46
第3章 離散事件系統(tǒng)基礎(chǔ) 47
3.1 系統(tǒng)建模與仿真 49
3.1.1 系統(tǒng)、模型與仿真的概念 49
3.1.2 系統(tǒng)、模型與仿真的關(guān)系 51
3.1.3 系統(tǒng)仿真的必要性 52
3.2 離散事件系統(tǒng) 53
3.2.1 離散事件系統(tǒng)建模的基本元素 54
3.2.2 離散事件系統(tǒng)建模與仿真步驟 56
3.2.3 離散事件系統(tǒng)仿真程序的結(jié)構(gòu) 59
3.3 系統(tǒng)仿真的調(diào)度策略 60
3.3.1 事件調(diào)度法 60
3.3.2 活動(dòng)掃描法 64
3.3.3 進(jìn)程交互法 66
3.3.4 消息驅(qū)動(dòng)法 69
3.4 仿真時(shí)鐘推進(jìn)機(jī)制 71
3.5 離散型智能制造 76
3.5.1 離散型制造業(yè)的特點(diǎn) 76
3.5.2 離散型智能制造的發(fā)展 77
3.5.3 離散制造系統(tǒng)建模與仿真 86
本章小結(jié) 90
思考題與習(xí)題 90
第4章 制造系統(tǒng)的建模方法 91
4.1 面向?qū)ο蠹夹g(shù) 93
4.1.1 面向?qū)ο蟮幕靖拍?93
4.1.2 面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì) 98
4.1.3 面向?qū)ο蟮慕ＵZ言 101
4.1.4 面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù) 105
4.2 IDEF建模與設(shè)計(jì) 107
4.2.1 IDEF0建模方法 108
4.2.2 IDEF1x建模方法 114
4.2.3 IDEF1x建模步驟 118
4.3 Petri網(wǎng)建模理論 120
4.3.1 Petri網(wǎng)的基本概念 120
4.3.2 Petri網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)則 123
4.3.3 Petri網(wǎng)的事件關(guān)系分析 124
4.3.4 Petri網(wǎng)性能分析 127
4.4 排隊(duì)系統(tǒng)模型 130
4.4.1 排隊(duì)系統(tǒng)的基本概念 130
4.4.2 排隊(duì)系統(tǒng)的建模方法 131
4.4.3 排隊(duì)系統(tǒng)的仿真案例應(yīng)用 135
4.5 庫存系統(tǒng)模型 137
4.5.1 庫存系統(tǒng)的基本知識(shí) 137
4.5.2 確定性庫存模型 140
4.5.3 隨機(jī)性庫存模型 143
4.5.4 庫存系統(tǒng)的仿真 145
4.6 基于Agent的智能制造系統(tǒng)中的應(yīng)用 148
4.6.1 Agent及多Agent系統(tǒng) 149
4.6.2 基于Agent的智能制造車間設(shè)計(jì) 151
4.6.3 基于Agent的智能制造系統(tǒng)仿真 158
本章小結(jié) 162
思考題與習(xí)題 162
第5章 建模與仿真技術(shù) 165
5.1 建模與仿真的概念 168
5.2 制造系統(tǒng)建模與仿真的作用 171
5.3 建模與仿真技術(shù)的特點(diǎn) 174
5.4 建模與仿真的關(guān)鍵技術(shù) 176
5.5 仿真模型的校核、驗(yàn)證與確認(rèn) 178
5.5.1 校核、驗(yàn)證與確認(rèn)的基本概念 178
5.5.2 校核、驗(yàn)證與確認(rèn)的基本原則 180
5.5.3 校核、驗(yàn)證與確認(rèn)的實(shí)施過程 182
5.5.4 校核、驗(yàn)證與確認(rèn)的技術(shù)與方法 185
5.6 建模與仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 187
本章小結(jié) 188
思考題與習(xí)題 188
第6章 虛擬制造技術(shù) 189
6.1 虛擬制造概述 191
6.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念 191
6.1.2 虛擬制造的定義及特點(diǎn) 192
6.1.3 虛擬制造的分類 193
6.1.4 虛擬制造在現(xiàn)代裝備制造業(yè)的作用 195
6.2 虛擬制造系統(tǒng) 196
6.2.1 虛擬制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 197
6.2.2 虛擬制造系統(tǒng)的組成 199
6.2.3 虛擬制造系統(tǒng)的建模 201
6.3 虛擬樣機(jī)技術(shù) 215
6.3.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)的基本概念 215
6.3.2 虛擬樣機(jī)關(guān)鍵使能技術(shù) 217
本章小結(jié) 221
思考題與習(xí)題 221
第7章 信息物理系統(tǒng)基礎(chǔ) 222
7.1 CPS的內(nèi)涵 224
7.1.1 CPS的來源 224
7.1.2 CPS的定義 225
7.1.3 CPS的特征 225
7.2 CPS的體系結(jié)構(gòu) 228
7.2.1 單元級(jí)CPS 229
7.2.2 系統(tǒng)級(jí)CPS 230
7.2.3 SoS級(jí)CPS 230
7.2.4 CPS體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 232
7.3 智能制造系統(tǒng)中的CPS建模與仿真 232
7.3.1 CPS在智能制造系統(tǒng)中的框架 232
7.3.2 CPS的建模與仿真系統(tǒng) 235
本章小結(jié) 237
思考題與習(xí)題 237
第8章 面向智能制造的數(shù)字孿生 238
8.1 數(shù)字孿生建模技術(shù) 240
8.1.1 數(shù)字孿生的概念 240
8.1.2 數(shù)字孿生的模型 241
8.1.3 數(shù)字孿生模型構(gòu)建準(zhǔn)則 243
8.1.4 數(shù)字孿生模型構(gòu)建理論體系 245
8.1.5 數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù) 248
8.2 數(shù)字孿生車間概念 253
8.2.1 數(shù)字孿生車間的概念模型 253
8.2.2 數(shù)字孿生車間運(yùn)行機(jī)制 255
8.2.3 數(shù)字孿生車間的特點(diǎn) 256
8.3 數(shù)字孿生在智能制造中的應(yīng)用 258
8.3.1 數(shù)字孿生在智能制造系統(tǒng)中的應(yīng)用 258
8.3.2 制造企業(yè)數(shù)字孿生模型的組成 259
8.3.3 數(shù)字孿生在裝配線上的應(yīng)用 261
8.4 數(shù)字孿生和CPS的關(guān)聯(lián)與區(qū)別 263
8.5 數(shù)字孿生和虛擬仿真的關(guān)聯(lián)與區(qū)別 264
本章小結(jié) 265
思考題與習(xí)題 265
第9章 智能制造系統(tǒng)的仿真應(yīng)用 266
9.1 仿真技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 268
9.2 常用的仿真軟件介紹 269
9.2.1 Flexsim 270
9.2.2 Arena 271
9.2.3 AutoMod 272
9.2.4 Plant Simulation 273
9.3 Witness仿真軟件 274
9.3.1 Witness 用戶界面 275
9.3.2 Witness 的建模元素 278
9.3.3 Witness仿真應(yīng)用實(shí)例 294
本章小結(jié) 309
思考題與習(xí)題 310
參考文獻(xiàn) 311
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