具体描述
本书以高等学校机械工程类学生的专业素质教育需要为目的，简明介绍了机械工程的概况及涉猎领域、机械工业与制造业、机械设计方法、工程材料、材料成形技术、机械加工技术、先进制造技术、制造业先进生产方式与管理模式及现代机械工程学科分类等内容。
本书可作为高等工程院校机械学科各专业学生的专业素质教育教材及与机械工程相关学科学生的选修教材。也可作为机械工程类专业教师的教学参考书和专业学生的课外读物。
工业革命的脉动：现代制造体系的基石 一部深入剖析现代工业核心驱动力的权威著作 在人类文明的长河中，从石器时代到信息时代的飞跃，其间最显著的标志之一，便是我们驾驭物质世界的能力的指数级增长。这背后，是一门跨越学科、融合科学与艺术的综合性工程学科在默默支撑——制造科学与系统集成。本书并非聚焦于某一特定的机械设计细节或材料科学的前沿突破，而是旨在构建一个宏大而精密的知识框架，让读者得以全面理解驱动现代社会运转的庞大制造生态系统的底层逻辑、演进路径及其未来趋势。 我们生活的世界，从我们手中握着的智能手机，到城市上空飞行的客机，乃至保障我们健康的精密医疗器械，无一不是复杂制造过程的最终产物。本书致力于揭示这些产品是如何从概念转化为实体，以及支撑这一转化的核心原理和管理哲学。 第一部分：制造范式的演进与工业哲学的奠基 本部分将带领读者回溯制造业的宏大叙事，追溯人类如何从手工匠人的经验积累，迈向标准化、规模化的工业生产。 一、从手工到流水线：工业革命的底层逻辑重构 我们将细致考察第一次和第二次工业革命对生产组织模式的颠覆性影响。重点讨论亚当·斯密的分工理论在实际工厂中的应用和异化，以及泰勒的科学管理法如何通过时间与动作研究，将人类的劳动效率推向新的高度。这不仅仅是关于机器的发明，更是关于生产组织方式和人力资源管理的革命。我们深入探讨福特的装配线如何成为规模化生产的黄金标准，以及其带来的社会结构性影响——消费主义的兴起与工人阶级的形成。 二、系统思维的引入：复杂性管理的必要性 随着产品复杂度的增加，单一学科的知识已无法应对。本章阐述系统工程思想如何被引入到大规模制造流程中。我们将分析如何将设计、物料流、信息流和质量控制视为一个相互依赖的整体。通过分析二战后航空航天工业对可靠性工程的迫切需求，展示了如何构建一套应对高风险、高精度的制造体系。 三、精益哲学的诞生与全球供应链的形成 丰田生产方式（TPS）不仅仅是一种生产技术，更是一种应对资源稀缺和市场多变性的哲学。本书将深入解析TPS的核心支柱——JIT（Just-In-Time，准时制）和JIDOKA（自働化，带有自动停止功能的人机协作）的精髓。我们探讨精益思想如何从汽车行业扩展到服务业和知识工作，并剖析其在全球化背景下，如何催生出今天我们所依赖的复杂、柔性的全球供应链网络。 第二部分：现代制造的核心技术支柱——工艺、材料与自动化 这一部分是理解现代工业“如何做”的关键，关注支撑一切制造活动的基础技术能力。 四、材料科学与工程的基石：性能与可制造性的耦合 任何制造过程的起点都是材料的选择与处理。本章着重于结构材料（金属合金、陶瓷、复合材料）的基本性能（力学、热学、电学特性）以及它们如何决定最终产品的性能上限。我们将讨论增材制造（3D打印）技术对传统减材制造范式的挑战，以及新材料（如高熵合金、智能材料）在下一代产品设计中的潜在应用。理解材料的微观结构如何影响宏观性能，是掌握制造能力的前提。 五、精密加工的艺术与科学：形面的精确获取 精密加工是实现几何形状的关键步骤。本章深入探讨切削力学、刀具几何与表面完整性之间的复杂关系。内容涵盖传统的高速加工（HSM）、五轴联动加工的运动学原理，以及针对超精密加工（如光学镜片、半导体晶圆）所采用的特种加工方法，如电火花加工（EDM）和激光加工。重点分析如何通过工艺参数优化，在保证精度公差的同时，提升材料的利用率和加工效率。 六、自动化与控制系统：数字孪生的前奏 现代工厂的效率依赖于精确的控制。我们将详细介绍可编程逻辑控制器（PLC）在工业现场的部署和编程逻辑，以及伺服驱动系统如何实现高动态精度下的运动控制。更进一步，本部分探讨传感器技术在采集实时数据流中的作用，以及反馈回路如何确保生产过程的稳定性和一致性。这部分内容为理解工业互联网和智能制造奠定了技术基础。 第三部分：质量保障与面向未来的制造系统 本部分聚焦于如何确保产品在整个生命周期内的可靠性，并展望未来的发展方向。 七、质量控制与可靠性工程：从检验到预防 质量不再是检验出来的，而是设计和制造出来的。我们将探讨统计过程控制（SPC）的数学原理及其在过程监控中的应用。重点解析六西格玛（Six Sigma）方法论，特别是DMAIC（定义、测量、分析、改进、控制）流程如何系统性地消除变异。此外，对寿命预测模型、失效分析和加速寿命试验的介绍，将帮助读者理解如何量化和保障产品的长期可靠性。 八、数字化集成与智能制造的蓝图 本书的收尾部分将目光投向工业4.0和智能工厂的概念。我们分析制造执行系统（MES）如何连接企业资源计划（ERP）与车间控制层，实现信息流的垂直集成。对工业物联网（IIoT）在预测性维护（PdM）中的应用潜力进行深入探讨，展示如何通过大数据分析，实现生产系统的自我优化和自适应能力。 九、面向可持续性的工程实践 未来的制造必须是绿色的。本章讨论生命周期评估（LCA）方法，用以量化产品从摇篮到坟墓的环境足迹。我们将审视如何通过逆向物流、产品回收设计（DfD）以及能源效率优化，使制造过程更加符合循环经济的要求。 总结： 本书旨在提供一个全面的、跨越学科边界的现代制造系统视图。它不是一本操作手册，而是一张描述现代工业运作的宏观地图，帮助读者理解支撑我们物质文明的复杂机制，并为未来工程实践者提供坚实的理论基础和广阔的视野。阅读本书，您将掌握的，是理解和参与塑造未来世界的关键思维工具。
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