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出版者:黑龙江哈尔滨工程大学

作者:史丽萍等

出品人:

页数:410

译者:

出版时间:2002-2

价格:18

装帧:

isbn号码:9787810732451

丛书系列:

图书标签:

• 质量管理
• 管理学
• 质量工程
• 精益生产
• 六西格玛
• TQM
• 质量控制
• 持续改进
• 标准化
• ISO9000

工业控制系统中的前沿技术与实践 图书简介 本书深入探讨了现代工业控制系统（ICS）领域中一系列关键的前沿技术、设计理念和实际应用案例。随着“工业4.0”和智能制造浪潮的推进，传统控制架构正面临着前所未有的数字化、网络化和智能化挑战。本书旨在为自动化工程师、系统集成商、研究人员以及对高端工业控制技术感兴趣的专业人士提供一个全面且深入的参考框架。 全书内容围绕构建下一代高可靠性、高效率、自适应的工业控制环境展开，重点关注那些正在重塑制造业和基础设施运营的核心技术。 --- 第一部分：下一代控制架构与网络化集成 第一章：分布式控制系统（DCS）的演进与云原生集成 本章首先回顾了传统集中式控制的局限性，详细分析了现代分布式控制系统（DCS）如何通过更精细的区域划分和数据共享机制实现系统的鲁棒性和可扩展性。核心内容在于探讨时间敏感网络（TSN）在DCS层面的应用，以及如何利用TSN确保工业以太网在跨域通信中的确定性延迟和同步性。 随后，章节深入剖析了云原生技术（如容器化、微服务架构）如何被引入到传统的控制软件栈中。这包括如何使用Kubernetes管理分布式在边缘侧运行的控制逻辑（Soft PLC），以及实现控制算法的快速迭代和部署。讨论了云端与边缘侧数据交互的协议栈优化，例如MQTT-SN在低带宽环境下的效率，以及OPC UA FX作为未来互操作性标准的潜力。 第二章：工业物联网（IIoT）与边缘计算的深度融合 本章聚焦于IIoT的实际落地挑战，特别是数据采集的复杂性和处理的实时性需求。详细介绍了边缘智能网关的设计原则，强调其不仅仅是协议转换器，更是具备本地数据预处理、模型推理和异常检测能力的“智能节点”。 内容涵盖了从传感器到云端的数据流管道设计，重点分析了时间序列数据库（TSDB）在工业数据存储和检索中的独特优势，以及如何通过TSDB实现对设备历史状态的快速回溯分析。此外，本章还对5G专网在工业场景中的应用潜力进行了深入评估，对比了其在超低延迟、高密度连接方面的性能指标与Wi-Fi 6/6E的差异，并提供了私有5G网络部署的初步规划指南。 --- 第二部：系统可靠性、安全与自主运行 第三章：工业控制系统网络安全深度防御体系 随着OT/IT融合的加剧，控制系统的攻击面急剧扩大。本章从系统生命周期角度构建了全面的网络安全防御框架。内容不再局限于传统的防火墙配置，而是深入到零信任架构（ZTA）在ICS环境中的实践。 详细阐述了如何对PLC、RTU等低资源设备实施基于身份的访问控制（IBAC）和微隔离策略。章节特别关注固件和软件供应链安全，包括如何使用数字签名和可信执行环境（TEE）来验证控制组件的完整性。此外，还分析了针对操作员站（HMI）和工程站的社会工程学与恶意软件攻击的防御案例，并介绍了安全信息和事件管理（SIEM）系统如何有效整合OT协议（如Modbus/TCP、EtherNet/IP）的日志进行异常行为检测。 第四章：高可靠性与故障自愈技术 本章聚焦于确保关键任务控制系统连续运行的工程技术。讨论了冗余技术的最新发展，包括主动/主动（Active/Active）与主动/备份（Active/Standby）架构在不同应用场景下的适用性分析，特别是同步机制在跨站冗余中的挑战与优化。 重点介绍预测性维护（PdM）如何从被动的故障诊断转向主动的风险规避。内容包括如何采集设备振动、温度、电流等高频数据，利用机器学习模型（如LSTM、Transformer）识别早期退化特征，并将其与控制系统状态信息结合，触发自动化的维护工单或系统降级操作。同时，探讨了数字孪生（Digital Twin）技术在模拟故障场景、验证修复方案以及优化控制参数方面的实际效用。 --- 第三部分：智能化与过程优化 第五章：强化学习在过程控制中的应用 本章将视角转向高级控制理论，探讨强化学习（RL）如何超越传统PID或模型预测控制（MPC）的局限性。RL的优势在于其无需精确物理模型、能够处理高维状态空间和非线性动态的特性。 内容详细拆解了Q学习、深度Q网络（DQN）以及Actor-Critic方法在典型工业过程（如复杂化学反应器温度控制、机器人路径规划）中的实现步骤和收敛性分析。本章强调了在仿真环境（Sim-to-Real）中训练安全策略的重要性，以及如何设计有效的奖励函数来平衡控制性能（如能耗、产品质量）与操作约束（如安全裕度）。 第六章：人机交互（HMI）的未来：沉浸式可视化与认知负荷管理 本章关注操作员在复杂系统中的决策效率。传统的2D HMI正向三维沉浸式可视化演进。深入分析了增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术在远程专家指导、设备维护培训以及实时操作监控中的集成方案。 关键论点集中于如何利用这些技术降低操作员的认知负荷。这包括：如何根据操作情境动态过滤和呈现信息（情境感知显示），如何利用空间音频和触觉反馈增强操作的感知深度，以及如何设计“仪表盘矩阵”以优化信息密度和检索速度，确保关键警告能在毫秒级别内被操作员捕获并响应。 --- 结论：面向自适应工厂的蓝图 全书最后总结了上述前沿技术如何协同工作，构建一个自适应、自优化的未来工厂蓝图。这不仅是一个技术的堆砌，更是一种跨学科的工程哲学转变，要求控制工程师具备更强的IT知识、数据科学素养，以及对系统安全和可靠性的全面深刻理解。本书为读者提供了迈向这一愿景所需的理论基础和工程工具箱。

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这本关于创新管理与产品生命周期战略的书籍，风格极其前卫和大胆，它完全颠覆了我对“渐进式改进”的传统认知。作者似乎对“舒适区”有着天然的警惕，他将大部分篇幅用于探讨如何系统性地培育“破坏性创新”。书中提出的“双速组织”模型——一个速度慢、追求稳定的核心业务，和一个速度快、容忍失败的探索性部门——为大公司内部孵化新业务提供了极具操作性的框架。它不是空谈创意，而是细致地分解了从概念验证（PoC）到规模化推广过程中，所需的资源配置、人员激励机制，以及最关键的——如何与既有的、追求效率的组织文化进行有效隔离与协作。我特别关注了其中关于“退出机制”的论述，很多创新项目失败的原因在于拖沓，这本书给出了明确的信号灯和决策标准，即在达到某个预设的失败指标时，如何体面而迅速地终止项目，将资源重新分配。对于那些面临市场被颠覆风险，迫切需要内部变革的传统行业领导者而言，这本书不仅提供了战略蓝图，更重要的是，提供了管理变革过程中的心理准备和工具箱，读起来酣畅淋漓，充满了紧迫感和行动的欲望。

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这部关于数据驱动决策的工具书，以其极强的实操性和清晰的逻辑结构，成功地将复杂的统计概念“翻译”成了业务语言。它最吸引我的一点是，它没有停留在教你如何使用某个软件，而是深入探讨了“好的问题”与“好的数据”之间的关系。作者反复强调，在没有一个清晰的业务假设之前，收集再多的数据也只是噪音的堆砌。书中通过一系列精心设计的案例，展示了如何从看似无关紧要的业务指标中，提炼出具有指导意义的洞察力，特别是关于A/B测试的设计原则和如何避免常见的统计陷阱，比如选择性偏差和确认偏误，讲解得极为透彻。我尤其欣赏它对“实验文化”的倡导，认为决策过程本身应该是一个不断测试和迭代的过程，而不是依赖少数高层拍板。对于那些刚开始接触商业智能（BI）或者希望提升团队数据素养的团队来说，这本书提供了从宏观思维到微观执行的完整路径。它告诉你，数据不是用来证明你观点的，而是用来挑战你观点的，这种思维模式的转变，才是这本书带给我的最大收获。

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阅读这本关于供应链风险与韧性的专著，让我对“全球化”的背面有了更为立体的认知。它不再是关于最低成本采购的教科书，而是一部深入骨髓的危机应对指南。作者以近乎新闻调查的严谨态度，剖析了近年来几次重大的全球供应链中断事件，比如突发的自然灾害、地缘政治冲突，以及疫情的长期影响。令人耳目一新的是，这本书没有沉迷于描述灾难本身，而是聚焦于“预见性”和“冗余度”的设计。它详细介绍了如何通过构建多层级的供应商网络、实施实时数据监控以及建立“数字孪生”模型来模拟突发事件的连锁反应。书中对“牛鞭效应”的分析也极具穿透力，它揭示了信息延迟如何将小幅度的需求波动放大成巨大的库存积压或短缺。读这本书的过程，就像是给自己的企业安全带做了一次全方位的检查。它没有提供一个一劳永逸的解决方案，而是强调“动态适应”才是唯一的出路。对于那些将供应链视为成本中心而非战略资产的企业来说，这本书绝对是强心剂，它会让你重新评估，多付一点钱来换取一个备用方案，从长远看是多么的具有战略价值。

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我花了周末的时间沉浸在这本关于组织变革与领导力的著作中，发现它对于如何在一个日益碎片化的工作环境中维持团队的凝聚力和目标一致性，提供了极其富有洞察力的见解。作者并没有回避现代企业管理中那些令人头疼的灰色地带，比如跨部门协作的壁垒和层级制度带来的信息衰减。书中对“仆人式领导”的阐释尤为精彩，它不同于传统上对“服务”的理解，而是强调领导者如何通过赋能和清除障碍，来释放团队成员的内在潜力。我特别喜欢其中一个案例分析，讲述了一个传统制造业公司，如何通过扁平化决策结构和引入定期的“反思会议”，成功地将员工的主人翁意识提升了近百分之六十。这种转变不是靠强硬的制度，而是源于对个体贡献的深度尊重和透明的反馈机制。这本书的叙事风格非常流畅，它采用了大量的对话和内部邮件摘录，使得理论不再是高悬于空的口号，而是活生生地展现在日常的组织脉络之中。对于那些在推进任何创新项目时，总是被“阻力”困住的领导者而言，这本书提供了从心理学和组织行为学角度出发的突破口，让人在读完后，立刻就想去挑战那些看似坚不可摧的内部藩篱。

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这本书真是让人醍醐灌顶，尤其是在理解“精益”思想的精髓方面，它完全跳出了那种枯燥的、教科书式的阐述。作者似乎对制造流程中的痛点有着切身的体会，行文间充满了实战的智慧。我最欣赏的是它对“价值流图”的剖析，不是简单地告诉你怎么画，而是深入挖掘了在不同行业背景下，如何识别并去除那些隐藏在流程深处的浪费——那些我们习以为常却从未深究的“非增值活动”。读完这一部分，我立刻在脑海中重新构建了我们部门过去半年的一个复杂项目流程，清晰地看到了在哪里卡住了，在哪里产生了不必要的返工。它没有给我一堆生硬的工具箱，而是给了我一套全新的观察世界的“眼镜”。特别是关于人与流程的互动那段论述，指出很多质量问题最终都归结于沟通的断裂和权责的不明晰，这比单纯谈论统计过程控制要深刻得多。这本书真正做到的，是让质量管理从一个技术部门的责任，转变为全员参与、自上而下的文化重塑。对于那些渴望从理论走向实践，真正想看到流程改善立竿见影效果的管理者来说，这无疑是一盏明灯，它让你明白，解决问题的第一步，不是增加检验环节，而是看清现状。

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