具体描述
本书共7章，内容包括机电一体化概述，机电一体化系统设计基础，典型机电一体化产品规划和概念设计，机电一体化机械系统设计，机电一体化传感器检测系统设计，机电一体化伺服驱动系统设计，机电一体化控制系统设计。
本书主要作为高等工科院校机械类专业教材，也可以作为自觉考试、函授等相关专业的教材或书，同时也可供广大从事机电一体化工作的工程技术人员参考。
《现代集成制造系统原理与应用》 内容简介： 本书聚焦于当前工业生产领域最前沿的集成制造系统（Integrated Manufacturing Systems, IMS），深入剖析其核心理论、关键技术以及在不同行业中的实际应用。本书旨在为读者构建一个清晰、全面的集成制造系统知识体系，帮助工程师、技术人员和管理人员理解、规划、实施和优化现代化生产流程，从而显著提升生产效率、产品质量和企业竞争力。 第一章：集成制造系统的概念与发展历程 本章将首先界定集成制造系统的核心内涵，解释其区别于传统制造模式的关键特征。我们将追溯集成制造系统的萌芽与发展历程，从早期的自动化生产线，到柔性制造系统（FMS），再到如今更为宏大和智能化的集成制造系统，梳理其技术演进的脉络。本章还将探讨推动集成制造系统发展的关键因素，如信息技术、通信技术、自动化技术和人工智能的进步，以及日益激烈的市场竞争和客户个性化需求对生产模式提出的挑战。通过对集成制造系统发展历史的回顾，读者将能深刻理解其出现的必然性和发展趋势。 第二章：集成制造系统的体系结构与构成要素 集成制造系统的复杂性体现在其多层次、多模块的体系结构。本章将详细分解集成制造系统的典型架构，通常包括从企业资源规划（ERP）到制造执行系统（MES），再到车间控制系统（WCS）和设备层（PLC/DCS）的纵向集成，以及不同生产单元、物流、仓储、质量检测等功能模块之间的横向集成。我们将逐一介绍构成集成制造系统的关键要素，包括： 信息系统（Information Systems）： 重点阐述ERP、MES、SCM（供应链管理）、PLM（产品生命周期管理）等核心信息系统的功能、作用以及它们之间的协同关系。分析数据流、信息流在企业内部和企业间的传递与处理机制。 自动化设备与系统（Automation Equipment and Systems）： 介绍各种自动化设备，如工业机器人、数控机床、AGV（自动导引车）、自动化装配线、自动化检测设备等，并探讨其在集成制造系统中的作用和集成方式。 通信网络与接口技术（Communication Networks and Interface Technologies）： 深入讲解用于连接不同设备和系统的通信协议（如OPC UA, Profinet, Ethernet/IP等）和网络架构。探讨异构系统之间的数据互联和信息交换问题，以及工业以太网、无线通信等技术在其中的应用。 数据采集与处理技术（Data Acquisition and Processing Technologies）： 介绍传感器技术、数据采集模块（DAQ）的作用，以及如何对海量生产数据进行实时采集、存储、清洗、分析和可视化。 人工智能与决策支持（Artificial Intelligence and Decision Support）： 探讨大数据分析、机器学习、深度学习等AI技术在优化生产调度、故障预测、质量控制、工艺参数调整等方面的应用。介绍如何利用AI技术构建智能决策支持系统。 人机交互界面（Human-Machine Interface, HMI）： 强调良好的人机交互设计对于操作人员有效监控、控制和管理集成制造系统的至关重要性。 第三章：集成制造系统的关键技术详解 本章将对集成制造系统中至关重要的几项技术进行深入的剖析： 制造执行系统（MES）的深度解析： 详细介绍MES在车间生产过程管理中的核心功能，包括生产计划排程（APS）、物料跟踪与追溯、质量管理、设备管理、生产绩效分析、过程数据记录等。阐述MES如何连接企业层信息系统与车间底层设备，实现生产过程的精细化管控。 数字孪生（Digital Twin）技术： 详细介绍数字孪生在集成制造系统中的应用。包括如何构建生产设备、生产线甚至整个工厂的虚拟模型，以及如何通过实时数据同步，实现对物理实体的监控、模拟、预测和优化。重点讲解数字孪生在故障诊断、工艺优化、人员培训等方面的价值。 物联网（IoT）在制造中的应用： 探讨工业物联网（IIoT）如何实现生产设备、物料、人员之间的互联互通。介绍传感器、网关、边缘计算等技术在 IIoT 中的作用，以及如何构建智能的物联网平台，实现数据的全面采集和智能分析。 柔性制造与模块化设计： 深入研究柔性制造系统（FMS）的设计原理和实现方式。重点讲解如何通过模块化、标准化的生产单元设计，实现生产线的快速重构和产品的高效切换，以适应多样化和定制化的市场需求。 先进的过程控制（Advanced Process Control, APC）与优化： 介绍APC技术在提高生产过程稳定性和效率方面的作用。探讨如何利用模型预测控制（MPC）、自适应控制等技术，对复杂动态系统进行实时优化。 第四章：集成制造系统的规划、实施与部署 成功的集成制造系统不仅仅是技术的堆砌，更需要科学的规划和严谨的实施。本章将指导读者如何系统地进行集成制造系统的规划： 需求分析与目标设定： 如何根据企业战略、市场需求和现有生产瓶颈，明确集成制造系统的建设目标和功能需求。 系统设计与方案选择： 如何根据需求分析结果，选择合适的系统架构、技术方案和供应商。考虑系统的可扩展性、兼容性和安全性。 项目管理与实施策略： 探讨项目管理方法在集成制造系统实施中的应用，包括时间管理、成本控制、风险管理、团队协作等。介绍分阶段实施、试点推广等策略。 数据迁移与集成： 详细介绍如何将现有系统中的数据迁移至新的集成制造系统，并确保数据的准确性和一致性。 系统集成与调试： 讲解如何将不同的硬件设备、软件系统进行集成，并进行严格的联调测试，确保系统整体运行稳定可靠。 人员培训与组织变革： 强调人员培训对于集成制造系统成功运行的重要性。探讨如何对操作人员、技术人员和管理人员进行培训，以及如何应对组织结构和工作流程的变革。 第五章：集成制造系统的运行、维护与优化 集成制造系统的生命周期管理至关重要，本章将聚焦于系统的长期稳定运行和持续改进： 系统监控与性能评估： 介绍如何通过MES、SCADA系统等对系统运行状态进行实时监控。如何建立关键绩效指标（KPIs），定期评估系统的运行效率、生产能力、质量水平等。 故障诊断与排除： 讲解常见的系统故障类型，以及如何利用日志分析、诊断工具、故障预测等技术，快速定位并排除故障。 系统维护与升级： 介绍定期维护、预防性维护的策略。探讨如何对系统进行软件更新、硬件升级，以适应新的技术发展和业务需求。 持续优化与改进： 强调集成制造系统是一个不断发展的过程。介绍如何通过数据分析、用户反馈、新技术应用等方式，持续优化系统性能，提升生产效益。 安全管理与数据安全： 讨论集成制造系统中的网络安全、数据安全以及操作安全问题，并提出相应的防护措施。 第六章：集成制造系统在不同行业的应用案例 为了让读者更直观地理解集成制造系统的价值，本章将通过丰富的实际案例，展示其在不同行业的广泛应用： 汽车制造： 讲解集成制造系统如何在汽车生产线上实现高度自动化、柔性化，满足车型多样化和个性化定制需求。 电子产品制造： 探讨集成制造系统如何支持电子产品的小批量、多品种生产，以及如何通过MES实现精密的物料跟踪和质量控制。 航空航天： 分析集成制造系统在复杂零部件制造、装配以及严格质量管控方面的应用。 制药与生物科技： 介绍集成制造系统如何在满足严格的GMP（药品生产质量管理规范）要求下，实现生产过程的自动化、信息化和可追溯性。 食品与饮料： 探讨集成制造系统如何提高食品生产的效率、保证产品质量安全，并实现对生产过程的全方位监控。 能源与化工： 展示集成制造系统在提高流程控制精度、保障安全生产、优化资源利用方面的作用。 第七章：集成制造系统的未来发展趋势 本章将展望集成制造系统的未来发展方向，为读者提供前瞻性的视野： 工业5.0与人机协作： 探讨工业5.0时代，人类在集成制造系统中扮演的角色，以及人机协作的新模式。 智能化与自主化： 预测集成制造系统将更加智能化，实现更高程度的自主决策和自我优化。 服务化制造与个性化定制： 分析集成制造系统如何支撑服务化制造模式，实现更灵活的个性化产品和服务的提供。 区块链技术在制造中的应用： 探讨区块链技术如何提升供应链的透明度、可信度和安全性。 可持续制造与绿色生产： 展望集成制造系统在推动可持续发展、降低能耗和环境影响方面的潜力。 本书结构严谨，内容翔实，理论与实践相结合，力求为读者提供一份全面、深入、具有指导意义的集成制造系统学习指南。通过阅读本书，读者将能够掌握构建、管理和优化现代化集成制造系统的核心知识和技能，为推动企业向智能制造转型提供坚实的基础。
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