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出版者:华中科技大学出版社

作者:韩建海

出品人:

页数:350

译者:

出版时间:2011-9

价格:34.80元

装帧:平装

isbn号码:9787560940731

丛书系列:普通高等院校机械类精品教材

图书标签:

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现代制造与智能工业前沿探索：一本面向未来的技术手册 图书名称：《现代制造与智能工业前沿探索》 内容简介 在二十一世纪的全球工业版图中，数字化、网络化和智能化正以前所未有的速度重塑着传统制造业的根基。本书《现代制造与智能工业前沿探索》旨在为工程技术人员、企业管理者、科研人员及相关专业学生提供一个全面、深入且极具前瞻性的知识框架，解析当前全球制造业升级转型的核心驱动力与关键技术路径。本书聚焦于后“数控时代”的智能制造系统、先进材料加工技术、工业物联网（IIoT）的应用，以及工业人工智能（AI for Industry）的实践，力求勾勒出未来工厂的清晰蓝图。 第一部分：智能制造系统与架构的构建 本部分首先从宏观视角审视了智能制造的演进历程，明确区分了自动化、数字化与智能化之间的层次差异。 第一章：智能工厂的顶层设计与规划 我们将深入探讨如何进行智能工厂的整体规划。这包括对现有生产流程的诊断、未来需求预测以及基于价值流的优化设计。重点介绍面向柔性化生产需求的企业信息模型（EIM）的构建，以及如何将企业资源规划（ERP）、制造执行系统（MES）与供应链管理（SCM）进行高效集成。我们将详细剖析“数字孪生”（Digital Twin）在工厂级模拟、预测性维护和实时优化中的应用案例，强调其作为连接物理世界与虚拟世界的桥梁作用。 第二章：工业物联网（IIoT）与数据采集的深度集成 本章侧重于支撑智能制造的数据基础——工业物联网。我们将详述从传感器、边缘计算设备到云端平台的数据采集、传输与预处理技术。探讨无线通信技术（如5G在工业场景中的应用特性、TSN时间敏感网络）如何解决海量工业数据实时、可靠传输的难题。特别分析边缘智能（Edge Intelligence）的架构，解释数据如何在靠近源头的地方进行初步分析和决策，从而显著降低延迟和网络负载。 第三章：云边协同与数据中台策略 智能制造的效率提升高度依赖于数据驱动的决策。本章阐述了如何构建高效的云边协同架构。详细介绍工业数据中台的构建原则，包括数据治理、标准化和知识图谱的构建，以确保跨部门、跨设备数据的互操作性和可追溯性。我们将分析基于公有云、私有云或混合云的部署策略，并针对高安全性和低延迟要求的关键控制场景，提供详实的边缘计算应用案例。 第二部分：先进加工技术与材料科学的融合 尽管自动化水平不断提高，但材料的本质属性和高效加工仍是制造业的核心竞争力所在。本部分将探讨超越传统机电一体化范畴的前沿加工技术。 第四章：增材制造（AM）的工业化应用与挑战 增材制造，即3D打印技术，正从原型制造走向批量化生产。本章全面覆盖了金属、高分子材料及复合材料的工业级增材制造技术，如选区激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等。重点分析增材制造过程中的质量控制（In-situ Monitoring）技术，包括对熔池形貌、残余应力的实时监测方法。同时，探讨如何利用拓扑优化设计（Topology Optimization）和点阵结构设计，创造出传统减材制造无法实现的轻量化、高性能零部件。 第五章：超精密加工与非传统加工方法 本章聚焦于对精度要求达到纳米或亚微米级别的加工技术。我们将详细介绍微纳加工技术，例如超声波辅助加工、电火花加工（EDM）的精密化改进，以及激光微纳加工的应用。着重讨论在这些高精度过程中，如何利用先进的振动抑制技术和环境补偿算法来维持加工稳定性。此外，激光切割、激光焊接等光子技术在先进材料（如超硬材料、高熵合金）上的应用也将作为重点进行剖析。 第六章：先进材料的应用与表面工程 智能制造不仅是制造过程的智能化，更是对制造对象——材料本身的深刻理解和高效利用。本章探讨了新型结构材料（如先进复合材料、陶瓷基材料）在航空航天和新能源领域的应用。深入分析表面工程技术，如先进的热喷涂、PVD/CVD薄膜沉积，如何赋予零部件特殊的耐磨、耐腐蚀或导电性能，以满足极端工况下的使用要求。 第三部分：工业人工智能与生产优化 本部分是全书的前沿焦点，探讨如何利用人工智能技术赋能制造全生命周期。 第七章：工业大数据的机器学习与深度学习应用 本章详细阐述了面向工业场景的机器学习模型构建流程。从如何处理带有噪声和时间依赖性的工业时间序列数据开始，到卷积神经网络（CNN）在机器视觉质量检测中的应用，再到循环神经网络（RNN/LSTM）在预测设备故障（PdM）中的实践。重点分析迁移学习（Transfer Learning）在解决中小企业数据量不足问题上的潜力。 第八章：制造过程的强化学习与自适应控制 强化学习（RL）为实现真正的自主决策系统提供了新的思路。本章解释了如何将RL应用于复杂的、动态变化的制造环境，例如机器人路径规划、复杂装配任务的序列决策。我们将介绍模型预测控制（MPC）与RL的结合策略，以实现对生产参数的在线自适应调整，从而在面对原材料批次变化或设备性能衰减时，仍能保持最优的加工质量和能耗效率。 第九章：人机协作与柔性自动化系统 未来的工厂将是人与机器深度协作的场所。本章探讨了先进的人机交互（HMI）界面设计，侧重于直观、高效的信息传递方式。详细分析安全型协作机器人（Cobots）在装配、检测和物料搬运中的部署策略。讨论如何通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，为一线工人提供沉浸式的培训环境和实时的操作指导，实现知识的快速传递与技能的快速迭代。 第四部分：可持续发展与面向未来的挑战 本书最后一部分展望了智能制造在环境责任和社会影响方面的角色。 第十章：绿色制造与能源效率优化 在实现智能化的同时，工业的可持续性不容忽视。本章探讨了如何利用数据分析和AI算法对生产过程中的能源消耗进行精细化建模和优化。分析了实施能源管理系统（EMS）的最佳实践，以及如何通过优化机床的启停策略、冷却系统运行参数，实现显著的碳足迹降低。探讨了循环经济在工业设计中的体现，如易于拆解和材料回收的设计原则。 结语：迈向自主化与韧性制造 本书总结了智能制造技术整合的宏伟愿景——构建一个具备高度自主性、快速适应能力和环境责任感的“韧性制造”体系。本书不仅提供了必要的技术深度，更强调了跨学科思维在解决未来工业挑战中的核心价值。 读者对象： 从事自动化设备、工业机器人、先进加工设备研发和集成的高级工程师。 希望进行数字化转型和智能工厂升级的企业技术管理层。 对前沿制造技术感兴趣的机械、电子、控制及计算机科学专业的研究生和高年级本科生。 本书的价值在于，它不局限于单一的技术领域，而是提供了一个贯穿“数据-模型-决策-执行”全链条的系统性视角，是理解和实践新一代工业革命的必备参考。

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我最近在研究高端制造中的自动化解决方案，尤其关注那些对精度要求极高的加工流程。这本书的内容深度和广度给我留下了极其深刻的印象。它详尽地剖析了若干核心控制算法的数学模型，尤其是在误差补偿和实时反馈机制的论述上，简直可以说是教科书级别的范例。我记得其中一章专门讨论了五轴联动加工中的刀具路径规划问题，作者不仅仅停留在理论介绍，还结合了实际的工程案例进行了深入的案例分析，甚至提到了不同控制器架构下的性能差异。这种将理论与实践紧密结合的叙述方式，极大地帮助我理解了那些抽象的数学公式如何在实际的机床上转化为高效的生产力。对我而言，这本书的价值远超一般的参考手册，它更像是一位经验丰富的高级工程师在耳边细细指导，每一个技术细节的处理都体现了深厚的行业积累和严谨的科学态度。我特别赞赏作者在处理复杂系统集成问题时的条理性和逻辑性。

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这本书在对未来技术趋势的预判和新兴技术集成方面的视野，也令人印象深刻。它没有沉溺于对现有成熟技术的重复描述，而是将大量的篇幅投入到了对数字化孪生、工业物联网（IIoT）与先进控制系统融合的探讨之中。我尤其欣赏其中关于数据驱动型优化控制模型的讨论，它清晰地勾勒出了未来智能制造系统的技术蓝图。作者提出的关于如何构建一个具备自我学习和自适应能力的控制框架的设想，极具前瞻性。阅读这些章节，就像是提前拿到了未来几年的技术路线图，让人对这个行业的发展方向有了更清晰的认知。此外，书中对相关国际标准和行业规范的引用也相当全面和准确，这对于我们在进行国际合作项目和确保产品合规性方面，提供了非常可靠的参考依据。这本书不仅是学习当前技术的工具书，更是一本激发创新思维、指引未来方向的战略指南。

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从一个侧重于维护和故障诊断角度来看，这本书在故障诊断树的构建和常见异常现象的归类分析部分，简直是救命稻草。我曾经面对一个突发的伺服系统响应滞后的问题束手无策，翻阅了这本书后，书中关于“信号完整性”和“电磁干扰抑制”的章节，立刻为我指明了排查的方向。作者详细列举了不同层次的硬件故障可能引发的上位机逻辑错误，这种自顶向下、层层递进的排查思路，极大地提高了我的工作效率。而且，书中还提供了许多在实际生产线上容易被忽略的“软故障”的排查技巧，比如参数漂移的预警机制等等。这些都是书本理论难以直接提供的经验性知识。阅读过程中，我几乎是拿着这本书对照着我们车间的实际设备进行验证，发现书中的理论描述与实际情况高度吻合，这让我对书中其他章节的内容也产生了更强的信任感和实操欲望。

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说实话，市面上介绍相关技术的书籍汗牛充 বুকে，但真正能够做到深入浅出、兼顾理论深度与工程实操指导的却凤毛麟角。这本书在系统结构和模块化设计思想的阐述上，做得尤为出色。它没有将复杂的系统拆解成孤立的部分，而是始终强调各个组件之间的协同工作关系。比如在人机交互界面（HMI）的设计原则那一节，作者不仅讨论了美观性，更侧重于操作的直观性和误操作的预防机制，这在保障生产安全方面至关重要。我发现，书中对于如何优化程序逻辑以适应不同材料特性的探讨，非常具有启发性。它不仅仅是告诉你“怎么做”，更重要的是告诉你“为什么这样做是最佳选择”。这对于我们团队进行新一代设备的原型开发工作提供了极大的理论支撑和方法论指导。这种注重底层逻辑和设计哲学的书籍，才是真正能提升工程师思维层次的宝藏。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的字体，透着一股浓浓的工业美学范儿。书页的质感也相当不错，纸张厚实，印刷清晰，拿在手里沉甸甸的，感觉内容也一定分量十足。我个人尤其欣赏封面上的那组精密的机械结构图，线条流畅，比例精准，让人忍不住想深入了解背后所蕴含的技术原理。虽然我目前对这个领域还处于初步探索阶段，但光是翻阅这些精美的插图和布局严谨的目录，就已经能感受到编者在内容组织上的用心良苦。它不像那种枯燥的教科书，更像是一部精心策划的专业工具书，每一章节的排布都似乎经过深思熟虑，让人对即将阅读的内容充满了期待。这本书的开篇导论部分，言辞恳切，没有过多晦涩的术语，而是用一种非常平易近人的方式阐述了该技术领域的发展脉络和重要性，这对于初学者来说，无疑是一个极大的福音，能有效降低阅读门槛，激发学习的兴趣。

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