现代制造工艺设计方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:段明扬

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:2007-4

价格:28.60元

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isbn号码:9787563365432

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《精益生产与智能制造：面向未来的工艺革新》 目录 第一章 绪论：新时代下的制造工艺设计挑战与机遇 1.1 工业4.0浪潮下的制造业转型 1.2 市场需求变化与个性化定制的崛起 1.3 技术革新对工艺设计提出的新要求 1.4 未来制造工艺设计的核心驱动力 1.5 本书的理论框架与内容概览 第二章 精益生产的核心理念与实践应用 2.1 精益思想的起源与发展：从丰田生产方式到全球精益 2.2 精益生产的七大浪费（Muda）及其识别 2.2.1 等待浪费 2.2.2 搬运浪费 2.2.3 动作浪费 2.2.4 库存浪费 2.2.5 过度加工浪费 2.2.6 缺陷浪费 2.2.7 未利用人才浪费 2.3 精益生产的关键工具与方法 2.3.1 拉动式生产（Pull System）与看板管理（Kanban） 2.3.2 准时化生产（JIT - Just In Time） 2.3.3 持续改进（Kaizen）与PDCA循环 2.3.4 价值流图（VSM - Value Stream Mapping） 2.3.5 5S现场管理法 2.3.6 防错法（Poka-Yoke） 2.4 精益生产在不同制造领域的应用案例 2.4.1 汽车制造 2.4.2 电子产品制造 2.4.3 航空航天 2.4.4 消费品生产 2.5 精益思维对工艺设计的影响：优化流程，消除浪费 第三章 智能制造的技术基石与融合 3.1 工业物联网（IIoT）与互联互通 3.1.1 传感器技术与数据采集 3.1.2 网络通信协议与数据传输 3.1.3 云计算与边缘计算在制造中的应用 3.2 大数据分析与人工智能（AI）在工艺优化中的作用 3.2.1 数据挖掘与模式识别 3.2.2 机器学习与预测性维护 3.2.3 深度学习与视觉检测 3.2.4 专家系统与知识推理 3.3 机器人技术与自动化升级 3.3.1 协作机器人（Cobots）的应用 3.3.2 智能AGV（Automated Guided Vehicle）与AMR（Autonomous Mobile Robot） 3.3.3 柔性制造单元（FMC）与柔性制造系统（FMS） 3.4 数字孪生（Digital Twin）技术：从设计到运营的闭环 3.4.1 数字孪生的概念与构建 3.4.2 在工艺仿真、优化与监控中的应用 3.4.3 实现虚拟与现实的无缝对接 3.5 增材制造（3D打印）与其他颠覆性技术 3.5.1 增材制造在原型制作、小批量生产与定制化零件的应用 3.5.2 新材料与表面处理技术 第四章 智能制造驱动下的工艺流程创新 4.1 数字化设计与仿真在工艺规划中的应用 4.1.1 基于CAD/CAM/CAE的集成设计平台 4.1.2 工艺流程仿真与虚拟验证 4.1.3 碰撞检测与人机工程学分析 4.2 智能排程与资源优化 4.2.1 基于AI的动态生产调度 4.2.2 实时资源分配与负载均衡 4.2.3 能源消耗优化与绿色制造 4.3 柔性化与定制化工艺设计 4.3.1 模块化设计与标准化接口 4.3.2 自适应与自学习工艺参数调整 4.3.3 支持大规模个性化定制的生产模式 4.4 智能质量控制与追溯体系 4.4.1 在线质量监测与实时反馈 4.4.2 视觉检测与无损检测技术的集成 4.4.3 基于区块链的供应链透明与产品追溯 4.5 数字化车间与智能工厂的构建 4.5.1 MES（Manufacturing Execution System）与ERP（Enterprise Resource Planning）的协同 4.5.2 数据驱动的决策支持系统 4.5.3 构建高效、灵活、可视化的生产环境 第五章 精益与智能融合的工艺设计方法论 5.1 从精益的“做什么”到智能的“如何做”：协同增效 5.2 价值流精益化与智能化升级 5.2.1 利用VSM识别瓶颈与优化点 5.2.2 结合IIoT与大数据实现实时监控与精益改进 5.3 以数据驱动的精益决策 5.3.1 通过数据分析识别浪费的根源 5.3.2 利用AI预测潜在问题，主动消除隐患 5.4 智能自动化在精益流程中的应用 5.4.1 机器人替代重复性、危险性劳动，提升效率与一致性 5.4.2 自动化柔性化生产线支持精益小批量生产 5.5 精益与智能在质量提升中的协同 5.5.1 精益的防错理念与智能检测技术的结合 5.5.2 智能系统实现过程质量的全面控制 5.6 构建持续学习与进化的智能制造生态系统 5.6.1 员工技能的重塑与数字化素养的提升 5.6.2 开放式创新与跨界合作 第六章 未来制造工艺设计的趋势与展望 6.1 更加个性化、定制化的生产模式 6.2 绿色、可持续的制造工艺 6.3 面向复杂产品的协同设计与制造 6.4 自主学习与自适应制造系统的发展 6.5 人机协同的更深层次融合 6.6 制造工艺设计的新挑战与新机遇 参考文献 --- 《精益生产与智能制造：面向未来的工艺革新》 第一章 绪论：新时代下的制造工艺设计挑战与机遇 当今世界，制造业正经历着一场深刻的变革。以工业4.0为代表的新一轮技术革命，以前所未有的速度和广度渗透到生产制造的各个环节，彻底颠覆了传统的生产模式和管理理念。全球经济一体化、市场竞争日益激烈，以及消费者需求日趋个性化、多样化的趋势，都对制造业提出了严峻的挑战，同时也孕育着巨大的发展机遇。在这个宏大的背景下，传统的制造工艺设计方法显得捉襟见肘，急需革新与升级。 传统制造工艺设计往往侧重于标准化、大规模生产，强调效率的提升与成本的控制。然而，随着技术的发展和市场环境的变化，这种模式的局限性日益凸显。一方面，工业4.0技术，如工业物联网（IIoT）、大数据分析、人工智能（AI）、机器人技术、数字孪生等，正在以前所未有的力量重塑制造业的生态系统。这些技术为实现更高效、更灵活、更智能的生产提供了可能。另一方面，消费者对产品质量、性能、交货期以及个性化需求的不断提高，使得“千人一面”的产品越来越难以满足市场需求，个性化定制、小批量、多品种的生产模式正成为新的趋势。 在这样的背景下，如何设计出既能满足市场快速变化的需求，又能充分利用先进技术实现高效、柔性、智能生产的制造工艺，成为了摆在所有制造企业面前的重大课题。传统的工艺设计方法，如果依然停留在线性、静态的思维模式下，将难以应对这些挑战。我们需要一种全新的、更具前瞻性的工艺设计理念和方法论，能够融合精益生产的效率优化思想与智能制造的技术驱动力，从而实现制造工艺的根本性革新。 本书正是基于这一时代需求而生。我们不再仅仅关注“如何制造”的技术细节，而是将目光聚焦于“如何设计制造”，即制造工艺的设计。本书旨在系统性地探讨，在精益生产与智能制造的双重驱动下，制造工艺设计将如何演进，以及我们应该采用哪些新的理念、工具和方法来应对未来的挑战。我们将深入剖析精益生产的核心价值，理解其如何帮助我们识别和消除生产过程中的一切浪费；同时，我们也将全面审视智能制造的各项关键技术，理解它们如何赋能工艺流程的智能化、自动化与柔性化。 本书的理论框架建立在精益生产与智能制造深度融合的基础之上。我们认为，未来的制造工艺设计，绝非简单地将先进技术叠加到传统流程上，而是需要一种系统性的、全局性的视角，将精益的“追求卓越、消除浪费”的理念，与智能制造的“数据驱动、智能协同”的能力有机结合。通过这种融合，我们能够构建出更加高效、敏捷、绿色、个性化的制造体系，从而在激烈的全球竞争中赢得主动。 在接下来的章节中，我们将首先回顾精益生产的核心理念及其在实践中的广泛应用，理解它如何为工艺设计奠定效率与优化的基础。随后，我们将深入探讨智能制造的关键技术，分析它们如何为工艺设计注入新的活力。接着，我们将重点阐述智能制造如何驱动工艺流程的创新，以及如何实现数字化设计、智能排程、柔性化生产、智能质量控制等关键环节的变革。本书的核心部分将聚焦于精益与智能融合的工艺设计方法论，探讨如何将两种理念有机结合，形成一套行之有效的工艺设计新范式。最后，我们将展望未来制造工艺设计的趋势，为企业应对未来的挑战提供启示。 本书的内容旨在为制造企业的设计者、工程师、管理者以及相关领域的学者提供一个全面的视角，帮助他们理解并掌握面向未来的制造工艺设计方法，从而在快速变化的工业环境中，实现技术创新与业务增长的双重目标。 第二章 精益生产的核心理念与实践应用 在探讨面向未来的制造工艺设计时，我们无法回避精益生产（Lean Production）这一革命性的管理思想。诞生于日本丰田汽车公司的精益生产，其核心在于追求“零浪费”，通过持续改进，最大限度地创造客户价值。它不仅仅是一种生产方式，更是一种深刻的哲学，一种持续优化的思维模式。理解精益生产的精髓，对于我们设计出高效、敏捷的制造工艺至关重要。 2.1 精益思想的起源与发展：从丰田生产方式到全球精益 精益生产的思想可以追溯到20世纪中期，由丰田汽车的工程师们在实践中逐步发展和完善。他们深刻认识到，传统的“大量生产、大量库存”模式存在着巨大的浪费，并且难以适应市场需求的变化。通过引入“准时化生产（JIT）”、“自动化”、“看板管理”等一系列创新，丰田汽车构建了一种高度高效、低成本、高质量的生产体系，即“丰田生产方式（TPS）”。20世纪80年代，TPS的概念被西方学者引入，并以“Lean Production”命名，开始在全球范围内推广。如今，精益思想已超越了汽车制造领域，广泛应用于电子、航空航天、医疗、服务等几乎所有行业，成为现代企业管理的重要组成部分。 2.2 精益生产的七大浪费（Muda）及其识别 精益生产最核心的贡献之一，就是系统地识别和分析生产过程中的“浪费”（Muda）。它认为，任何不增加产品价值的活动都是浪费。精益生产通常将浪费归纳为七种基本类型（有时也称为八种，将“未被利用的人才”作为第八种）： 2.2.1 等待浪费（Waiting）：指生产过程中的人、机、物处于非工作状态，等待下一个工序或物料的到来。这可能源于生产节拍不匹配、设备故障、物料供应不及时等。 2.2.2 搬运浪费（Transportation）：指产品、物料、工具、信息等在不同工序、工位之间不必要的移动。每一次搬运都意味着增加时间和成本，并且可能造成损坏。 2.2.3 动作浪费（Motion）：指操作人员在工作过程中不必要的、不自然的、无效的动作，例如弯腰、伸手、寻找工具、来回走动等。这会增加疲劳，降低效率，甚至导致职业伤害。 2.2.4 库存浪费（Inventory）：指任何超过生产当前所需数量的原材料、在制品（WIP）或成品。过量的库存掩盖了生产中的问题，占用了大量资金、场地和资源，增加了损坏、陈旧的风险。 2.2.5 过度加工浪费（Over-processing）：指对产品进行超出客户实际需求或标准的操作。例如，使用过于精密的设备进行低精度要求的加工，或者进行不必要的清洁、检测等。 2.2.6 缺陷浪费（Defects）：指生产过程中产生的次品、废品，以及为修复这些缺陷所付出的一切努力。这包括返工、报废、质量检查、材料浪费等。 2.2.7 未利用人才浪费（Unused Talent/Skills）：指未能充分发挥员工的知识、技能、创造力和解决问题的能力。将有才华的员工用于重复性、低价值的工作，是一种巨大的浪费。 2.3 精益生产的关键工具与方法 为了有效地识别和消除这些浪费，精益生产发展出了一系列行之有效的工具和方法： 2.3.1 拉动式生产（Pull System）与看板管理（Kanban）：这是精益生产的核心。拉动式生产意味着后道工序根据自己的需求向前道工序发出指令，而不是前道工序按照自己的节奏向前推。看板（Kanban）是一种可视化的信息传递工具，它指示后道工序何时需要何种物料，以及需要多少。这极大地减少了在制品和库存。 2.3.2 准时化生产（JIT - Just In Time）：强调在需要的时候，按照需要的数量，生产和交付所需的产品。JIT的目标是将库存降至最低，从而暴露生产过程中的问题，并促使持续改进。 2.3.3 持续改进（Kaizen）与PDCA循环：Kaizen是日语“改善”的意思，它意味着全员参与，每天、每周、每月都致力于改进生产过程的每一个方面。PDCA（Plan-Do-Check-Act）循环是实现持续改进的系统性方法，通过计划、执行、检查、采取行动，不断螺旋式上升。 2.3.4 价值流图（VSM - Value Stream Mapping）：VSM是一种强大的可视化工具，用于描绘出从原材料到最终交付给客户的全过程。它不仅显示了物料流，还显示了信息流，帮助管理者识别流程中的瓶颈、等待时间、库存以及非增值活动，从而规划出理想的未来状态。 2.3.5 5S现场管理法：包括整理（Seiri）、整顿（Seiton）、清扫（Seiso）、清洁（Seiketsu）和素养（Shitsuke）。5S是建立整洁、有序、安全的工作环境的基础，它有助于提高效率，减少浪费，并为持续改进奠定基础。 2.3.6 防错法（Poka-Yoke）：意为“防止错误”。通过设计简单、易于操作的装置或流程，来防止操作失误的发生，或者在错误发生时能够立即被发现和纠正。 2.4 精益生产在不同制造领域的应用案例 精益生产的理念和方法具有普适性，在各行各业都取得了巨大的成功。 2.4.1 汽车制造：作为精益生产的发源地，汽车行业是其最典型的应用领域。从生产线的布置、物料配送到质量管理，都体现了精益思想。 2.4.2 电子产品制造：快速的产品迭代和激烈的市场竞争，使得电子产品制造商广泛采用精益生产来提高生产效率，缩短交货周期。 2.4.3 航空航天：虽然航空航天产品复杂且批量小，但精益原则在减少工时、提高可靠性和降低成本方面依然发挥着重要作用。 2.4.4 消费品生产：面对多样化的市场需求和品牌竞争，消费品企业通过精益生产来提升响应速度和客户满意度。 2.5 精益思维对工艺设计的影响：优化流程，消除浪费 精益生产的核心在于“价值”与“浪费”的辩证关系。在工艺设计阶段，精益思维要求我们从客户价值出发，审视每一个工序、每一个环节，思考它们是否真正为产品增加了价值。我们应该主动去识别和消除那些不必要的等待、搬运、动作、库存、过度加工、缺陷以及未被利用的员工潜力。 例如，在设计一个机械加工工艺时，精益思想会促使我们思考： 刀具路径的优化：是否可以减少不必要的移动，缩短加工时间？ 工序的集成：是否可以将多个工序合并，减少搬运和等待？ 装夹方式的设计：是否可以设计更便捷、更快速的装夹方式，减少换模时间？ 刀具的选用：是否选择了最适合的刀具，既保证质量又避免过度加工？ 现场布局的优化：是否考虑了物料流的顺畅性，减少搬运距离？ 总而言之，精益生产为制造工艺设计提供了一个强大而清晰的指引：以客户价值为导向，通过持续改进，系统性地消除一切形式的浪费。 它是我们构建高效、精干制造体系的基石。 --- （后续章节将继续深入探讨智能制造的技术基石、融合，以及精益与智能融合的工艺设计方法论等内容，以期全面展现面向未来的制造工艺设计革新。）

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这本书的语言风格是那种非常严谨、务实的工程学文风，没有过多的修饰，直击核心概念。不过，尽管内容专业，但其在术语的解释上做得非常到位，每当出现一个相对晦涩的专业词汇时，作者都会在旁附上清晰的图示解释或应用场景说明。例如，在描述如何选择最佳热处理曲线时，它提供了一个决策树图表，清晰地展示了根据材料的合金成分和期望的力学性能，应该优先考虑哪种淬火介质。这种可视化教学的方式，极大地降低了复杂热力学过程的理解难度。读完这本书，我感觉自己对“工艺性”的理解不再是模糊的概念，而是一系列可以通过计算、模拟和验证的具体设计参数的集合。它成功地架起了一座从理论物理到车间实际操作之间的桥梁，是值得反复研读的专业著作。

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这本书的逻辑组织和知识的递进关系处理得非常巧妙，读起来有一种层层深入、豁然开朗的感觉。它从基础的公差配合与几何尺寸规范（GD&T）开始，循序渐进地过渡到更复杂的表面完整性控制和残余应力管理。我特别留意了其中关于增材制造工艺路径规划的那一部分，作者没有简单罗列各种3D打印机的类型，而是深入剖析了影响最终零件性能的关键变量——比如层间结合强度、打印速率与冷却速率之间的微妙平衡。这种对细节的执着，使得这本书的深度远超一般的入门读物。更值得称赞的是，作者似乎很清楚读者在学习中可能遇到的认知障碍点，总能在关键节点插入“设计者自检清单”或“常见错误分析”，这些小节极大地增强了阅读的互动性和对知识点的巩固效果，让人感觉作者的用心良苦，真正是站在一线工程师的角度来撰写内容。

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这本《现代制造工艺设计方法》的封面设计着实吸引人，采用了非常现代的工业风格，深蓝色调中穿插着流动的线条和抽象的机械结构图，给人一种既专业又充满科技感的感觉。翻开书本，首先映入眼帘的是绪论部分，作者开宗明义地阐述了当前全球制造业正经历的深刻变革，特别强调了数字化、智能化对传统工艺设计理念的颠覆性影响。书中对“设计即制造”的理念进行了深入的探讨，我尤其欣赏它对工艺流程的系统性分解，将复杂的制造环节拆解成一个个可量化的模块，这种结构化的处理方式，对于初学者来说无疑是极大的福音。它没有急于抛出高深的理论公式，而是从实际的工程案例入手，逐步引导读者理解从产品概念到最终可制造性评估的全过程。书中对不同材料的成型特性分析得十分透彻，无论是金属加工还是先进复合材料的应用，都给出了详实的参考数据和适用的设计准则，这使得它不仅仅是一本理论教材，更像是一本可以随时翻阅的“制造工艺词典”。

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阅读过程中，我最大的感受是这本书的实践导向性极强，它仿佛是一位经验丰富的老工程师坐在你身边，手把手地教你如何避开设计陷阱。比如在介绍数控编程与仿真优化那一章节时，作者并没有停留在传统的G代码介绍上，而是将重点放在了如何利用有限元分析（FEA）来预测和修正加工过程中的应力集中与变形，这在以往的同类书籍中是很少见的深度。书中的图表绘制得非常精细，那些三维建模的截图和工艺参数对比图，直观地展示了不同设计选择带来的性能差异。特别是关于“敏捷制造”体系下工艺文件的动态管理，这本书提供了非常前沿的视角，让我意识到现代工艺设计已不再是静态的文档工作，而是需要与供应链和生产执行系统实时交互的活流程。整体来看，这本书对那些试图从“经验驱动”向“数据驱动”转型的工程技术人员来说，无疑是一份不可多得的实战指南。

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从学术体系构建的角度来看，这本书无疑是扎实且具有前瞻性的。它不仅仅是简单地罗列了现有工艺技术，更重要的是构建了一套完整的“工艺设计思维框架”。这种框架强调在设计初期就充分考虑制造的可行性、成本效益和环境影响（DfE）。书中对不同工艺路线的经济性评估模型分析得相当到位，通过引入投入产出比和风险系数，让读者明白选择A工艺而不是B工艺，背后的决策逻辑是什么。我个人非常欣赏它在绿色制造和可持续发展方面的着墨，详细介绍了如何通过优化切削液的使用、减少废料产生等方式来实现工艺的环保化，这在当前强调ESG的大背景下，显得尤为重要。这本书的参考文献部分也十分权威，引用了大量近期的国际期刊论文和行业标准，为读者进行更深入的研究提供了坚实的学术支撑。

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