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出版者:中国纺织出版社

作者:郭嫣 王绍斌 编

出品人:

页数:319

译者:

出版时间:2005-7

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787506434331

丛书系列:

图书标签:

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《工业自动化与智能制造前沿技术探析》图书简介 一、本书定位与核心价值 本书《工业自动化与智能制造前沿技术探析》并非聚焦于传统制造业的质量控制流程，而是将视角全面转向当前正引领全球工业革命的尖端技术领域。它是一部深入剖析如何利用信息技术、控制理论和先进制造方法，实现生产系统柔性化、智能化和高效化的专业参考书。本书旨在为工业界工程师、系统集成商、科研人员以及相关专业院校的师生，提供一套系统化、前瞻性的知识框架和实战指导，以应对工业4.0和智能工厂建设中的复杂挑战。 本书的核心价值在于其前瞻性和交叉性。它跳脱出单一学科的局限，整合了信息物理系统（CPS）、物联网（IoT）、大数据分析、云计算/边缘计算、先进传感技术以及复杂系统建模等多个前沿学科的最新研究成果和工业落地实践，为读者勾勒出未来工厂的蓝图，并提供实现路径。 二、内容结构与章节要点详解 本书共分为五大部分，二十个章节，层层递进，从理论基础构建到具体应用落地，形成一个完整的知识闭环。 第一部分：智能制造的理论基石与系统架构（第1-4章） 本部分着重于为读者打下坚实的理论基础和理解智能制造的顶层设计。 第1章：工业4.0与智能工厂的范式转移：详细阐述了从自动化到信息物理系统的演进历程，对比了传统MES与新型工业互联网平台的差异，重点分析了数字化孪生（Digital Twin）在设计、仿真和运维中的核心作用，探讨了数据驱动决策对生产组织模式的颠覆性影响。 第2章：先进过程控制（APC）与复杂系统建模：深入探讨了非线性模型预测控制（NMPC）、鲁棒控制以及自适应控制在高速、高扰动系统中的应用，重点分析了基于第一性原理和数据驱动混合建模技术在复杂化学、冶金过程中的优化潜力，而非侧重于对成品质量指标的实时检验。 第3章：信息物理系统（CPS）的架构设计：解析了CPS在工业环境下的关键技术挑战，包括实时性保证、安全隔离和跨域通信协议（如OPC UA的深度应用），强调系统级的协同而非局部环节的精确控制。 第4章：工业通信网络与边缘计算：对比了TSN（时间敏感网络）、5G/6G在低延迟、高可靠性工业环境下的技术特性，重点阐述了边缘计算如何将数据预处理和轻量级AI模型部署到生产现场，以满足毫秒级的响应需求，这与传统的质量数据采集和分析有着本质区别。 第二部分：工业物联网（IIoT）与海量数据采集（第5-8章） 本部分聚焦于如何高效、安全地获取生产现场的“脉搏”数据，为上层分析提供燃料。 第5章：高精度传感技术与数据预处理：介绍激光雷达、机器视觉（高帧率、高动态范围）、非接触式超声波传感器等在设备状态监测中的应用，以及针对传感器漂移、噪声抑制的滤波算法，侧重于数据源的可靠性，而非数据结果的合格性判定。 第6章：低功耗广域网络（LPWAN）在资产跟踪中的部署：探讨LoRaWAN、NB-IoT等技术在非关键流程资产（如工具、移动载具）的定位与状态上报中的部署策略，关注的是资产流转效率与能源管理。 第7章：工业数据湖与数据治理：阐述如何构建支持PB级数据的工业数据湖架构，涉及数据标准化、元数据管理和数据生命周期管理，确保数据在不同应用间可信赖地流动。 第8章：工业数据安全与隐私保护机制：着重于数据传输和存储过程中的加密技术、身份认证和访问控制，确保敏感的生产工艺数据不被泄露或篡改，这是系统稳定运行的先决条件。 第三部分：智能决策与先进分析技术（第9-13章） 这是全书的技术核心部分，详细介绍如何从海量数据中提取洞察力，实现自主优化。 第9章：深度学习在工业模式识别中的应用：深入探讨卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）在复杂信号（如振动、声学）特征提取中的优势，用于故障诊断和异常行为预警，而非直接的质量缺陷分类。 第10章：强化学习（RL）在动态调度与资源分配中的突破：分析RL算法如何通过与环境的实时交互，学习最优的生产批次调度策略、机器人路径规划以及能源消耗管理策略，以最大化整体吞吐量或最小化能耗。 第11章：贝叶斯网络与因果推断：介绍如何利用概率图模型揭示生产变量之间的潜在因果关系，辅助工程师进行根因分析和工艺参数的敏感性研究。 第12章：时序数据预测与异常检测：聚焦于使用LSTM、Transformer等模型对设备健康状态（PHM）和能耗趋势进行高精度预测，实现预防性维护（PdM）的精准触发。 第13章：流程挖掘（Process Mining）与瓶颈识别：介绍如何从事件日志中重构实际的生产流程图，识别隐藏的返工循环、等待时间堆积和资源闲置点，提升流程效率。 第四部分：先进机器人与自动化执行系统（第14-17章） 本部分关注物理世界中执行层的智能化升级。 第14章：协作机器人（Cobots）的集成与安全编程：探讨Cobots在人机共存工作单元中的应用，侧重于力反馈控制、碰撞检测算法和任务分配的柔性化编程方法。 第15章：自主移动机器人（AMR）的路径规划与群体协同：分析SLAM（同步定位与地图构建）技术在动态工厂环境中的鲁棒性提升，以及多AMR系统间的交通管制和任务分派优化。 第16章：高精度运动控制与伺服系统优化：研究先进的电机控制算法，如磁场定向控制（FOC）和无槽设计对响应速度和能量效率的影响，关注设备的高速平稳运行特性。 第17章：增材制造（3D打印）的数字化工作流：探讨从设计到后处理的全流程数字化管理，包括打印参数的实时反馈优化，以提高复杂零部件的制造成功率，而不是对最终产品尺寸的常规测量。 第五部分：数字化孪生（Digital Twin）的构建与应用（第18-20章） 本部分是全书的综合应用篇，展示如何整合前述所有技术构建虚实映射。 第18章：数字化孪生的分层建模方法：详细区分资产孪生、流程孪生和性能孪生的技术要求和数据耦合机制，强调模型间的时间同步和数据一致性。 第19章：基于孪生的闭环优化与情景模拟：展示如何利用孪生体进行“假设-分析-验证”的迭代过程，模拟工艺参数变化、设备故障或需求波动对整体生产指标的影响，指导现实世界的精确干预。 第20章：智能工厂的持续演进与可持续性：探讨如何利用孪生平台对能源消耗、物料损耗进行实时监控和预测性管理，支撑企业的绿色制造和循环经济目标。 三、本书特色 1. 前瞻性技术聚焦：本书完全避开了传统的统计过程控制（SPC）、量具测量系统分析（MSA）等质量保证的经典内容，而是聚焦于驱动未来生产力提升的AI、CPS和数字孪生技术。 2. 跨学科整合：系统性地将控制工程、计算机科学、数据科学和机械工程的前沿知识融会贯通，形成适应复杂工业系统的整体解决方案。 3. 实践导向与深度分析：虽然理论基础扎实，但大量章节配以工业案例和算法实现细节的深入剖析，确保读者不仅知其然，更能知其所以然。 本书将是致力于推动产业升级、构建下一代智能制造系统的专业人士不可或缺的参考指南。

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这本书在理论体系的构建上展现了令人惊叹的逻辑性和跨学科视野。它并非局限于某个单一的学科领域进行深入剖析，而是将经济学模型、社会心理学原理以及新兴的技术伦理框架熔于一炉，构建了一个相当完备的分析框架。比如，它在探讨市场失灵的根源时，不仅回顾了经典的福利经济学观点，还引入了行为金融学中关于“有限理性”的最新研究成果，并结合了现代大数据分析中信息不对称性的新表现形式，使得整个论证过程层层递进，无懈可击。每当我认为我已经把握了作者的思路时，他总能抛出一个更深层次的问题，迫使我跳出原有的思维定势去重新审视。这种不断自我挑战、螺旋式上升的论证结构，使得这本书的阅读体验如同攀登一座设计精巧的迷宫，每一步都充满智力上的满足感，让人在合上书本后，思维的格局都被显著拓宽了。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，厚重的封面带着一种低调的质感，墨绿色的主色调沉稳大气，中间的烫金书名在灯光下熠熠生辉，一看就知道是精心打磨的作品。我特别喜欢它在细节上的处理，比如书脊的收口非常平整，内页纸张的选择也很有讲究，那种略带哑光、触感温润的纸张，读起来非常舒适，完全没有廉价印刷品的生硬感。翻开扉页，作者的一段简短的致谢，笔触之间流露出对文字和知识的敬畏，让人对即将展开的阅读旅程充满了期待。整体来看，这本书不仅仅是一本书，更像是一件值得收藏的工艺品。装帧的用心程度，已经为内容定下了一个非常高的基调，让人忍不住想捧在手里细细品味，去探寻其中蕴含的深邃思想和精妙结构。它在视觉和触觉上的双重满足感，是许多市面上快餐式出版物所无法比拟的，体现了一种对阅读体验的极致追求。

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我最近读完了一本关于古代丝绸贸易路线演变的大部头，这本书的叙事手法简直是教科书级别的精彩。作者以近乎小说的笔触，将那些早已化为尘土的历史人物和事件重新赋予了鲜活的生命力。他没有采用那种干巴巴的年代罗列和数据堆砌，而是巧妙地将宏大的历史背景融入到几个关键家族的兴衰沉浮之中。读到波斯湾上的商船如何应对海盗的威胁，或者敦煌古城中不同信仰的商人们如何进行紧张的讨价还价时，我仿佛亲身站在了那个风沙弥漫的十字路口，耳边充斥着不同语言的喧嚣和骆驼铃声。最妙的是，作者在处理复杂的贸易税制和货币兑换问题时，总是能用一个生动的比喻或者一个简洁的侧面故事来解释清楚，避免了技术细节的枯燥，让非专业读者也能轻松领会其精髓。这种将冰冷的历史文献转化为有血有肉故事的能力，实在令人叹服。

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说实话，这本书的语言风格有点挑读者，它带着一种强烈的个人色彩，那种略显尖刻的批判性思维贯穿始终，读起来酣畅淋漓，但也需要读者有足够的心理准备来迎接作者时不时抛出的“反常识”观点。作者似乎对既有的权威和陈旧的观念抱有一种近乎偏执的反叛精神，他毫不留情地撕开了那些被包装得光鲜亮丽的社会现象背后的虚伪和僵化。例如，他对现代企业管理中的某些“流行词汇”的解构，用词犀利，观点独到，让人读得拍案叫绝，但同时也可能会让一些习惯于温和论调的读者感到有些不适。我个人非常欣赏这种“真刀真枪”的表达方式，因为它强迫你去直面那些你可能潜意识里已经接受但从未深思的问题。这本书与其说是在传授知识，不如说是在进行一场思想上的“手术”，切除那些阻碍我们清晰思考的赘瘤。

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我最近翻阅的一本关于城市空间规划与社区活力的著作，其最大的亮点在于对“尺度”概念的重新定义。作者没有过多纠缠于宏观的城市规划图纸和建筑规范，而是将焦点牢牢锁定在步行者和居民的微观体验上。他用了大量的篇幅来分析“街道的宽度对邻里交往的影响”、“咖啡馆的朝向如何决定了社区的公共性”这类看似细枝末节的问题。书中有大量的实地调研照片和手绘草图，那些模糊却充满生活气息的画面，远比冰冷的CAD图纸更能打动人。通过这些细致入微的观察，作者成功地揭示了一个核心观点：一个健康的城市，其活力并非来自宏伟的纪念碑，而是源于那些不经意间发生的、处于“恰当尺度”的人际互动。读完后，我再走在熟悉的街道上，看世界的眼光都变了，开始留意墙角的座椅摆放，以及阳光洒在人行道上的角度，这种将理论转化为日常感知的过程，是这本书带给我最宝贵的收获。

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