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出版者:科学出版社

作者:刘飞 (1948~) 编著

出品人:

页数:375

译者:

出版时间:2005-1

价格:69.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030144195

丛书系列:863现代集成制造系统技术丛书

图书标签:

• 绿色制造
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• 可持续制造
• 环境工程
• 工业生态学
• 清洁生产
• 资源利用
• 节能减排
• 循环经济
• 工业设计
• 环境科学

智能时代的系统工程：复杂系统的建模、优化与控制 本书聚焦于当前信息技术与工程实践深度融合的时代背景下，复杂系统所面临的理论挑战与工程解决方案。它不是一本关于传统制造工艺或环境科学的专著，而是深入探讨如何利用先进的数学工具、计算方法和数据驱动技术，对高度耦合、非线性且充满不确定性的现代系统进行精确描述、高效管理和可靠控制的前沿教材与研究参考。 第一部分：复杂系统的本质与建模基础 本书开篇即确立了对“复杂性”的系统性认知。我们首先剖析了复杂系统的核心特征，包括涌现性、自组织性、多尺度性以及对初始条件的敏感性。这些特性使得传统的线性分析方法失效，迫使研究者转向更具鲁棒性的建模范式。 1.1 复杂性的数学基础： 详细介绍了拓扑数据分析（TDA）在揭示高维数据结构中的应用，特别是持续同调在识别系统拓扑不变量方面的潜力。同时，回顾了图论在网络结构分析中的核心地位，并引入了网络科学的最新进展，如复杂网络上的传播动力学模型和网络鲁棒性评估方法。 1.2 混合系统建模： 现代工程系统往往是连续动态过程与离散事件交织的产物。本书用大量篇幅阐述了混合系统（Hybrid Systems）的精确数学描述，包括状态机、时间自动机和混合逻辑动态系统（Hybrid Logical Dynamical Systems, HLDS）。重点讨论了如何在状态切换点附近进行稳定性分析和控制设计。 1.3 基于主导变量的降阶建模（Reduced-Order Modeling）： 针对高维、高保真度的仿真模型计算成本高昂的问题，本书系统介绍了模态分析方法（如Proper Orthogonal Decomposition, POD）和平衡截断技术。强调如何选取对系统行为起决定性作用的“主导模态”，从而在保持关键物理特性的前提下，大幅降低模型的计算复杂度，为实时控制奠定基础。 第二部分：不确定性下的优化与决策 在真实世界中，系统参数的波动、外部干扰和模型本身的误差是普遍存在的。本部分致力于构建在不确定性下依然能保证最优性能的决策框架。 2.1 随机过程与动态规划： 严格构建了随机微分方程（SDE）在描述噪声驱动系统中的应用，并详细讲解了伊藤积分和随机控制理论的基本原理。在此基础上，深入探讨了动态规划在随机环境下的延伸——随机最优控制，特别是基于贝尔曼方程和值函数迭代的数值求解方法。 2.2 鲁棒优化理论： 区别于随机优化关注概率分布，鲁棒优化侧重于系统在最坏情况下的性能保证。本书详细介绍了区间不确定性下的线性与非线性鲁棒优化方法，包括KKT条件的转换、对偶理论的应用，以及在设计控制器时如何处理多面体或椭球形式的不确定集。 2.3 概率图模型与贝叶斯推断： 将概率图模型（如马尔可夫随机场和贝叶斯网络）应用于状态估计和参数辨识。重点阐述了变分贝叶斯方法和马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法，用于在观测数据稀疏或噪声较大的情况下，有效地推断系统的潜在状态和模型参数。 第三部分：数据驱动的控制与学习 随着传感器技术和大规模数据存储能力的飞跃，如何直接从海量数据中学习系统的动态特性并设计控制器，成为本领域的研究热点。 3.1 强化学习在控制中的应用（Reinforcement Learning for Control）： 系统地梳理了从传统的Q学习到深度Q网络（DQN）、策略梯度方法（如REINFORCE和A2C/A3C）的演进。本书的核心在于探讨如何将这些通用学习框架转化为适用于物理系统的控制策略，特别是如何设计有效的奖励函数以确保安全性和收敛性。 3.2 模型的学习与辨识： 重点介绍数据驱动的系统辨识技术。区别于传统的最小二乘法，本书强调了基于再生核希尔伯特空间（RKHS）的辨识方法，以及稀疏识别算法（如SINDy，Sparse Identification of Nonlinear Dynamics）在发现系统潜在的支配性微分方程中的强大能力。这使得我们无需预设模型结构，即可从数据中提取简洁且可解释的动力学模型。 3.3 离线与在线安全约束强化学习： 针对工业应用的刚性要求，本书专门辟章讨论了如何将安全性约束（Safety Constraints）集成到强化学习算法中。这包括使用拉格朗日乘子法处理不等式约束，以及引入“势函数”（Potential Functions）或“安全层”（Safety Layer）来限制学习代理在探索阶段的行为，确保系统不进入危险状态。 第四部分：网络化系统的协调与控制 现代系统往往是分布式部署的，其性能依赖于节点间的有效信息交换与协调。 4.1 分布式优化算法： 针对多智能体系统（Multi-Agent Systems）的协同任务，本书介绍了分布式凸优化算法，如分散式次梯度法（Decentralized Subgradient Methods）和ADMM（Alternating Direction Method of Multipliers）的分布式变体。强调在通信受限和延迟存在的环境下，如何保证全局优化目标的收敛。 4.2 网络同步与弹性： 深入分析了耦合振荡器和延迟网络中的同步现象。侧重于利用图谱理论分析网络的连通性和同步的稳定性。最后，探讨了在网络拓扑结构可能发生变化（如节点或边丢失）的情况下，如何设计具有故障容错能力的分布式控制策略，以维持系统功能。 总结： 本书旨在为读者提供一个跨越经典控制理论、数值分析、概率论和机器学习的综合性知识体系，使他们能够胜任设计、分析和管理高度复杂的现代工程与信息系统的挑战。它强调理论的严谨性与工程实践的可行性相结合，是面向高级研究生、研究人员以及复杂系统工程师的必备参考书。

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这本书的装帧质量相当不错，纸张的触感温润，印刷的字迹清晰，拿在手里沉甸甸的，很有分量感。光是翻阅目录，我就被里面涵盖的章节深深吸引了。从最基础的“绿色制造的定义与发展历程”，到具体的“绿色设计原则”、“绿色材料选择”、“清洁生产工艺”、“能源效率提升”、“废弃物处理与资源化利用”以及“绿色供应链管理”等等，每一个标题都直指核心，勾勒出了一个完整的绿色制造体系。我尤其对“绿色设计原则”这一章节充满了期待，我一直认为，许多环境问题的根源在于设计阶段，如果在产品设计的源头就考虑到其整个生命周期的环境影响，那么后期的污染和浪费就可以大大减少。我希望能在这部分看到关于如何从材料选择、生产过程、使用阶段到报废处理等各个环节进行优化设计的详细指导。同时，“绿色供应链管理”也让我觉得非常有价值，毕竟现代生产往往是一个全球化的链条，确保整个供应链的绿色化，才能真正实现绿色制造的整体目标。我设想书中会提供许多实用的工具和方法，帮助企业评估和管理供应链中的环境风险，并推动供应商共同实现绿色转型。这本书的厚度也让我感到欣喜，这意味着作者投入了大量的时间和精力去研究和撰写，内容必然是充实而有深度的，而非流于表面。我准备找一个安静的周末，泡上一杯咖啡，全身心地沉浸在这本书的海洋里，汲取绿色制造的知识养分。

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这本书的封面设计非常吸引人，那种沉静的绿色调，搭配上简洁有力的字体，一下就勾起了我对“绿色制造”这个主题的好奇心。我一直对工业生产如何与环境保护和谐共存非常感兴趣，总觉得这不仅仅是技术层面的革新，更是一种思维方式的转变，一种对我们与地球关系的深刻反思。这本书的名字《绿色制造的理论与技术》恰好击中了我的痛点，它似乎承诺要解答我心中关于如何实现可持续生产的疑问，提供一条切实可行的路径。我期待书中能够详细阐述绿色制造的核心理念，比如生命周期评估、清洁生产、循环经济等，并且能够深入剖析实现这些理念所依赖的关键技术，例如新能源的应用、节能减排的工艺、可再生材料的开发等等。我希望作者能够用清晰易懂的语言，将复杂的理论化繁为简，让像我这样的非专业读者也能领略到绿色制造的魅力与重要性。更重要的是，我希望能从中找到一些实践性的案例，了解哪些企业已经成功地践行了绿色制造，他们是如何克服困难，取得了怎样的成就，这些鲜活的例子能够给予我更多的启发和信心。我相信，通过阅读这本书，我能够对绿色制造有一个更全面、更深入的认识，并且能够将这些知识运用到我的学习和思考中，为推动可持续发展贡献自己的一份力量。这本书的出现，无疑为我打开了一扇通往更环保、更高效生产方式的大门，我迫不及待地想一探究竟。

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这本书让我对“可持续发展”这一概念有了更深层次的理解。它不仅仅是环境问题，更是经济发展和社会进步的基石。书中对于“绿色制造与社会责任”、“绿色制造对就业的影响”、“绿色制造与消费者行为互动”等方面的探讨，让我认识到绿色制造的广泛社会意义。例如，书中提到绿色制造能够创造新的就业机会，尤其是在新能源、新材料、环保技术等领域，这打消了我对于绿色转型可能导致失业的担忧。同时，书中对消费者行为的分析也很有价值，它强调了消费者在推动绿色制造中的重要作用，消费者的选择能够直接影响企业的生产策略。我希望书中能提供更多关于如何引导消费者做出绿色选择的建议，比如如何通过产品标识、营销宣传等方式，提升消费者的绿色意识。这本书的视角非常全面，它将绿色制造置于一个更广阔的社会经济背景下进行审视，让我看到了它对整个社会的积极影响。读完这本书，我不仅对绿色制造有了更深入的认识，也对自己在推动可持续发展方面的角色有了更清晰的定位。

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这本书的语言风格非常吸引我，作者似乎是一位深谙此道、又极富热情的实践者。他用一种既有深度又不失生动的笔触，将“绿色制造”的复杂概念娓娓道来。我特别喜欢书中对“绿色工艺优化”的详细描述。它不仅仅是简单地替换一些环保的原料，而是对整个生产流程的精细化改造，从原材料的预处理，到反应条件的控制，再到产品的后处理，每一个环节都蕴含着技术创新的可能。书中通过大量的图表和流程示意图，将一些抽象的技术原理可视化，这对于我这样的非专业人士来说，帮助巨大。我能够清晰地看到，通过对工艺参数的精确调控，如何实现节能降耗，如何减少有害物质的产生。我希望作者能进一步扩展这部分内容，例如，提供更多不同行业、不同工艺的优化案例，并且可以对其中的关键技术进行更深入的数学建模和仿真分析，这样就能让读者更直观地感受到技术的力量。这本书的价值在于，它不仅教会了我们“是什么”，更教会了我们“怎么做”，并且让我们看到了“为什么这样做”。

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这本书的结构安排非常合理，从宏观的理论框架到微观的技术细节，再到实践的路径和案例，层层递进，逻辑清晰。我尤其喜欢书中关于“绿色制造的评估与认证体系”的讲解。这部分内容让我了解到了国际上通行的绿色制造评价标准和认证方法，比如ISO 14001环境管理体系、LCM（生命周期评估）方法论等。我希望书中能够提供更具体的评估工具和方法，例如如何进行碳足迹计算、如何评估产品的环境绩效等，并辅以实际操作的指导。我一直认为，科学的评估体系是推动绿色制造发展的重要保障，它能够帮助企业量化绿色成果，也能够为消费者提供可信的参考依据。书中对“绿色制造的未来发展趋势”的展望也让我深受启发，它预示着未来绿色制造将更加智能化、数字化、协同化，并且会与生物经济、循环经济等更加紧密地结合。这种前瞻性的分析，让我对绿色制造的未来充满了期待，也看到了个人和企业在这个领域发展的巨大机遇。总而言之，这本书不仅是一本知识的宝库，更是一张指引未来的蓝图，它让我看到了一个更加可持续、更加美好的生产和消费世界的可能性。

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这本书给我最直观的感受是，它并没有将绿色制造描绘成一个遥不可及的理想，而是非常务实地探讨了实现路径和方法。书中关于“绿色制造的政策法规与标准体系”、“企业实施绿色制造的挑战与对策”、“绿色制造的经济效益分析”等章节，让我看到了将理论付诸实践的可能性。我特别欣赏作者对于“企业实施绿色制造的挑战与对策”的分析，其中提到的一些困难，比如初期投资成本高、技术人才缺乏、员工意识不强等，都是我在思考这个问题时会遇到的。而书中针对这些挑战提出的解决方案，比如政府的补贴政策、行业协会的培训支持、企业内部的激励机制等，都显得非常可行和接地气。让我印象深刻的是，书中详细分析了绿色制造对企业经济效益的积极影响，例如降低生产成本、提高产品附加值、提升品牌形象、规避环境风险等。这种从经济角度出发的论证，能够有效地打消一些企业对于绿色转型顾虑，推动它们积极参与进来。我从书中获得的不仅是理论知识，更是实践的勇气和信心。我相信，这本书将成为许多希望推动绿色转型的企业和管理者的重要参考指南，因为它提供了一个清晰的路线图，指导他们如何在复杂多变的商业环境中实现可持续发展。

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这本书中的“绿色技术”部分，可以说是干货满满，内容非常详实。我原本对一些先进的生产技术了解不多，但通过书中对“智能制造与绿色制造的融合”、“数字化转型在绿色制造中的作用”、“物联网、大数据、人工智能在能耗监测与优化中的应用”等内容的介绍，我不仅理解了这些技术本身，更明白了它们如何具体服务于绿色制造的目标。例如，书中详细阐述了如何利用物联网传感器实时监测生产过程中的能耗、物耗和污染物排放，然后通过大数据分析找出关键的优化环节，再运用人工智能算法制定更高效的生产计划和工艺参数。这种层层递进的讲解方式，让我能够清晰地看到技术进步如何转化为实际的绿色效益。此外，书中还提到了许多我之前未曾关注到的细分技术，比如“绿色化学”在工业生产中的应用，以及“生物基材料”和“可降解材料”的研发与应用前景。这些内容让我认识到，绿色制造并非仅仅是改进现有工艺，更是涉及基础科学的创新和新材料的开发。我希望作者能在这些技术细节上提供更深入的解析，比如具体的计算公式、模型参数，以及在不同行业中的应用案例，这样就能更好地指导实践。总而言之，这本书为我打开了一扇通往绿色科技世界的大门，让我对科技如何赋能可持续发展有了更深刻的理解。

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这本书的深度和广度都令我印象深刻。它不仅是一本理论著作，更像是一本实践手册。书中对“绿色供应链管理”的详细解读，让我看到一个完整的绿色制造体系是如何运作的。它不仅仅局限于企业内部的生产环节，而是延伸到了原材料的采购、产品的运输、客户的使用，甚至是产品的回收和再利用。我尤其对书中关于“供应商的绿色能力评估”和“绿色物流优化”的章节感到兴奋。我希望书中能够提供一些量化的评估指标和管理工具，帮助企业更有效地识别和管理其供应链中的环境风险，并推动供应商共同实现绿色转型。这本书为我提供了一个全新的视角来审视企业运营，让我认识到，真正的绿色制造，需要从源头到终端，每一个环节都进行精心的绿色设计和管理。它让我意识到，实现绿色制造并非一蹴而就，而是一个持续改进、不断优化的过程，需要企业上下共同努力，协同合作。这本书无疑是推动企业实现可持续发展的有力助手，它为企业提供了战略性的指导和操作性的方法。

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读完这本书，我感觉自己的视野被极大地拓宽了。原以为绿色制造只是简单的节能减排，但实际上，它是一个庞大而复杂的系统工程，涉及到技术、管理、政策、文化等多个层面。书中对于“循环经济”的阐述让我茅塞顿开，它不仅仅是简单的回收利用，更是一种经济发展模式的根本性转变，强调资源的有效循环利用，最大限度地减少一次性消费和废弃物产生。作者深入浅出地讲解了“闭环生产”、“共享经济”、“服务型制造”等概念，让我对未来生产方式有了全新的认识。例如，书中提到的“逆向物流”和“产品生命周期管理”等技术，我之前只是零散地有所耳闻，但在这本书中，我看到了它们是如何协同作用，构成一个完整的绿色制造闭环。我特别欣赏书中引用的大量国际前沿研究和案例分析，这些都为我提供了宝贵的参考。比如，书中对欧洲一些国家在绿色制造方面的政策导向和实践经验的介绍，以及一些知名跨国公司在推动绿色供应链方面的具体做法，都给我留下了深刻的印象。这些案例不仅验证了绿色制造的可行性，也为其他企业提供了可借鉴的模式。我感觉自己仿佛置身于一个前沿的学术研讨会，与顶尖的专家和实践者一同探讨绿色制造的未来。这本书无疑是我在环保和生产力领域学习道路上的一座重要里程碑。

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读完这本书，我感觉自己对“创新”与“环保”之间的关系有了更深刻的认识。书中不乏对“绿色技术创新”、“颠覆性绿色技术”、“绿色制造模式创新”的探讨，这让我看到了一个充满活力的绿色制造领域。我希望书中能够提供更多关于“绿色技术研发的激励机制”和“创新成果的转化与应用”的案例。例如，政府如何通过研发补贴、税收优惠等方式鼓励企业进行绿色技术创新，以及如何帮助创新成果顺利地从实验室走向市场，真正实现绿色生产。书中对“绿色制造与商业模式创新”的结合也让我眼前一亮。例如，如何通过“产品即服务”的模式，延长产品的使用寿命，提高资源利用效率，这是一种全新的、符合绿色理念的商业模式。这本书让我看到了绿色制造不仅仅是简单的技术改进，更是对整个商业生态的重塑。它激发了我对未来绿色经济发展的无限想象，也让我看到了在这个变革时代中，企业和个人所能扮演的重要角色。这本书不仅仅是知识的传递，更是思想的启迪，它让我对未来充满了信心和希望。

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