工程调度理论与实务 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国铁道出版社

作者:封昌玉

出品人:

页数:130

译者:

出版时间:1999-02

价格:12.00

装帧:平装

isbn号码:9787113030285

丛书系列:

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现代制造系统优化与控制：理论、方法与应用 （一本探讨如何通过先进的理论模型与控制策略，实现复杂制造系统效率最大化的前沿专著） 内容简介： 在当前全球化、定制化和快速迭代的市场环境下，现代制造业正面临着前所未有的复杂性与动态性挑战。从传统的大批量生产模式转向柔性、智能化的制造范式，要求工程师和管理者必须掌握一套超越传统操作层面的系统优化与控制工具。本书《现代制造系统优化与控制：理论、方法与应用》正是为满足这一需求而精心撰写，它系统性地梳理了支撑下一代制造系统高效运行的核心理论框架与先进技术手段，旨在为读者提供从宏观系统设计到微观流程控制的全方位、高阶指导。 第一部分：复杂制造系统的建模与分析基础 本部分奠定了理解和分析复杂制造系统的理论基石。我们首先深入探讨了随机过程与排队论在模拟和分析生产瓶颈处的应用。重点解析了M/G/c、GI/M/k等复杂排队模型的建立与性能评估，尤其关注设备故障、物料延迟等随机事件对系统吞吐量的实际影响。随后，引入系统动力学（System Dynamics, SD）方法，用于模拟和理解制造系统中因反馈回路、存量与流量相互作用而产生的非线性行为和长期趋势，揭示库存积压、产能波动背后的深层结构性原因。 在建模技术方面，本书详述了离散事件仿真（Discrete Event Simulation, DES）的构建原理与高级应用。不同于简单的流程图，DES模型强调对时间流逝、资源竞争和状态变化的精确捕捉。我们将详细介绍如何利用现代仿真软件构建高保真度的数字孪生模型，并应用于方案比选、布局优化和风险评估。此外，还涵盖了混合系统建模，即将连续变量（如温度、能耗）与离散事件（如任务切换、机器故障）耦合的建模技术，以适应如增材制造、热处理等涉及物理化学过程的先进制造环境。 第二部分：高级优化理论与算法 本部分聚焦于解决制造系统中的核心决策问题。优化理论是实现效率提升的关键驱动力。我们将从线性规划（LP）和整数规划（IP）的基础出发，迅速过渡到处理大规模、高维度问题的混合整数线性规划（MILP）。重点分析资源分配、作业排序和生产计划制定的数学模型构建过程，并介绍切割平面法、分支定界法等经典求解器的背后的原理。 针对非线性、非凸的复杂优化问题，本书详细阐述了非线性规划（NLP）及其在工艺参数优化、能耗最小化中的应用。更重要的是，鉴于许多实际调度和规划问题具有极强的组合爆炸特性，我们投入大量篇幅介绍启发式与元启发式算法。这包括但不限于： 1. 进化计算（Evolutionary Computation）：遗传算法（GA）、粒子群优化（PSO）在解决高维、多目标优化问题时的鲁棒性与收敛特性分析。 2. 局部搜索与邻域结构设计：如何为特定调度问题设计高效的邻域搜索策略，以加速求解过程。 3. 模拟退火（Simulated Annealing, SA）及其在避免局部最优解陷阱中的策略应用。 此外，针对需要实时响应的动态环境，我们引入鲁棒优化（Robust Optimization）和随机优化（Stochastic Optimization）框架，帮助决策者在存在不确定性（如需求波动、交货期变化）的情况下，制定出既能保证性能下限，又具备抵抗风险能力的策略。 第三部分：智能控制与实时调度策略 现代制造系统必须具备“自适应”能力，这要求控制系统能够实时感知状态并快速调整决策。本部分深入探讨了先进的控制理论如何应用于生产现场。 首先是基于约束的反馈控制。我们分析了约束满足问题（Constraint Satisfaction Problems, CSP）在确保生产约束（如工序顺序、物料平衡）不被违反的前提下进行实时调整的机制。接着，我们探讨了先进控制（Advanced Process Control, APC），特别是模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）在连续/半连续过程中的应用，它通过滚动优化，在保持系统稳定性的同时，对扰动进行前瞻性补偿。 在作业层面的实时控制方面，本书详细解析了动态调度规则的优劣比较，超越了传统的先进先出（FIFO）或最短处理时间（SPT）。我们引入了基于强化学习（Reinforcement Learning, RL）的调度框架。RL模型通过与仿真环境或实际生产线的交互，自主学习出最优的调度策略（如何时切换机器、如何分配缓冲区资源），尤其适用于高度动态、规则难以穷尽的柔性制造系统（FMS）。 最后，我们探讨了分布式控制与协同规划。随着工业物联网（IIoT）和边缘计算的普及，控制权不再集中于单一中央系统。本书讨论了多智能体系统（Multi-Agent Systems, MAS）在制造网络中的应用，每个智能体（机器、物流搬运设备）根据本地信息和协作协议，实现全局最优的协同作业，有效提升了系统的去中心化弹性与可扩展性。 第四部分：应用案例与前沿趋势 本书的最后部分通过详细的案例研究，展示了上述理论和方法的实战价值。案例涵盖了： 高混合低批量生产线的混流优化：如何利用MILP模型平衡不同产品线的资源占用与完工时间。 大型离散装配的物流配送系统设计：结合DES和RL，优化AGV/AMR的路径规划与物料补给策略。 复杂产品生命周期中的性能监控与预警：应用状态监测技术，结合系统动力学模型，预测潜在的性能衰退并提前触发干预措施。 展望未来，本书对数字孪生（Digital Twin）与可解释性AI（XAI）在制造控制中的融合进行了展望，强调了构建高保真、可验证的虚拟系统，并确保决策过程对操作人员是透明和可信赖的重要性。 目标读者： 本书面向工业工程、制造工程、运筹学、控制科学等领域的研究人员、博士/硕士研究生，以及在高端制造企业中从事生产规划、系统集成、工艺优化和智能控制的高级工程师与技术管理者。读者需具备一定的数学基础和系统工程背景。

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阅读此书的体验，更像是在与一位经验丰富、但略显固执的导师进行深度对话。全书的行文节奏偏慢，但内涵极其丰富。它并不急于给出标准答案，而是引导读者思考“为什么”和“如果……会怎样”。例如，在讨论项目网络计划时，书中花了大量篇幅来辨析关键路径法的局限性，并引入了蒙特卡洛模拟来评估时间风险，这种深入的批判性思维贯穿始终。作者的语气总是保持着一种审慎的平衡，既不盲目崇拜某一特定流派，也不轻易否定成熟的传统方法。书中对不同调度流派的历史演变和思想差异的梳理，堪称一绝，让人对调度领域的全景有了更宏大的认识。我能感受到作者在构建知识体系时的巨大匠心，他试图让读者领悟到，调度并非一套固定的公式，而是一种基于情境的、动态的决策艺术。

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这本书的排版和图表设计给我的感受是：极其注重功能性，但视觉体验略显陈旧。图表的清晰度毋庸置疑，所有数学符号和逻辑框图都标注得一丝不苟，确保了信息传递的准确性。然而，如果能采用更现代的色彩和布局，或许能稍微缓解阅读时的疲劳感。专业术语的引入非常扎实，几乎每一个新概念都会立刻跟上一个严谨的数学定义，这对于需要频繁引用和查阅的读者来说是极大的便利。书中对特定算例的分析，往往采用“分步详解”的方式，步骤之间留白的很少，这要求读者必须全神贯注地跟随作者的推导过程。整体来看，这是一本典型的工具书，其设计哲学明显倾向于“内容至上，形式次之”，它需要的是读者的专注，而非轻松的浏览。

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这本书的实战指导价值远超我的预期，它几乎像是一份详尽的“工厂运营优化手册”。作者似乎将多年在一线积累的实战经验毫无保留地倾注其中，尤其是在中后期的章节，大量篇幅聚焦于如何将那些复杂的数学模型落地为可操作的系统。我特别欣赏其中关于“柔性制造系统（FMS）调度”的章节，书中详细对比了不同的车间调度规则（如FIFO、SPT、LPT等）在不同生产批次和设备故障场景下的实际表现，并附带了大量的流程图和决策树，使得原本抽象的规则变得可视化和可执行。更难能可贵的是，作者没有停留在理想化的假设上，而是着重探讨了数据延迟、设备磨损等“真实世界”的干扰因素如何影响调度的有效性，并提供了应对这些不确定性的实用策略。这本书的价值在于，它搭建了一座从理论殿堂到生产车间的桥梁，让读者可以清晰地看到理论工具在解决现实瓶颈时的具体应用路径。

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这本书最让我感到震撼的是其对“动态性”和“实时性”问题的处理深度。很多调度书籍在处理时间维度时，往往停留在静态或准静态的层面，即假定所有信息在调度开始前都是已知的。然而，本书勇敢地挑战了这一假设，尤其是在多智能体协作和紧急事件响应调度方面，作者展示了前沿的研究成果。书中对“在线调度”策略的分析，尤其令人印象深刻，它探讨了机器如何在信息不完全或环境突变的情况下，迅速做出最优或次优的调整。作者不仅描述了现有算法的性能边界，还提出了对未来实时优化框架的展望。这种面向未来的视角，让这本书不仅仅是知识的总结，更像是对该领域未来发展方向的深度预言和方法论引导，极大地激发了我对解决复杂、快速变化系统的兴趣。

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这本书的语言风格极其严谨，充满了教科书式的权威感，每一章的论述都建立在坚实的数学基础之上。初读时，我感到有些吃力，因为它对概念的定义精确到了吹毛求疵的地步，似乎每一个符号、每一个公式都有其不可动摇的逻辑地位。作者在阐述经典调度模型时，对于约束条件的设定和优化目标的选取，都进行了深入的剖析，让人能清晰地看到理论模型是如何从实际问题抽象而来的。尤其是在讨论特定环境下资源分配的NP-难问题时，书中不仅罗列了已有的近似算法和启发式方法，还巧妙地穿插了一些前沿的研究思路，比如如何利用元启发式算法（如遗传算法或模拟退火）来处理大规模的组合爆炸。虽然对于非专业背景的读者来说，阅读门槛较高，需要一定的运筹学和优化理论储备，但对于希望深入理解调度核心机理的研究人员或高年级学生而言，这本书无疑是一部结构完整、逻辑严密的理论宝库。它不追求花哨的案例，而是专注于打磨每一个理论环节的坚固性。

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