智能製造系統感知分析與決策 (第2版) 胡耀光 劉欣 9787111787433 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
本書是一本全面深入探討智能製造理論與實踐的教材。本書圍繞製造系統的智能化轉型，系統地介紹了智能製造的核心要素、關鍵技術及其在設備健康管理、資源調度、安全管理和質量管理中的應用。內容覆蓋數據感知、智能分析、優化決策三大維度，包括傳感器技術、機器視覺、大數據分析算法、啟發式和強化學習等。書中特別強調人機環境融合，結合人因工程和增強現實技術，推動製造系統的多要素融合。每個章 節 末尾提供實踐指導，包括代碼和操作流程，以提升讀者的實際操作能力。本書適合作為普通高校智能製造、機械、自動化等專業的教材，也可作為相關領域的研究人員、工程師、技術管理人員的參考書。本書配有以下教學資源：教學課件、教學視頻、項目單元、源代碼，歡迎選用本書作教材的教師登錄www cmpedu com 註冊後下載，或發郵件至jinacmp@163 com 索取。

作者簡介
高等院校教師

目錄

目錄

前言
第1章 緒論
1 1引言
1 1 1智能製造的本質
1 1 2智能製造背景與趨勢分析
1 2我國智能製造發展歷程
1 2 1我國智能製造的未來發展趨勢
1 2 2我國智能製造戰略目標與方針
1 3人—信息—物理系統
1 3 1面向智能製造的HCPS的進化過程
1 3 2面向新一代智能製造的HCPS2 0的內涵
1 3 3面向智能製造HCPS2 0的人機協同
1 4智能製造過程感知、分析與決策框架
1 4 1智能製造體系框架
1 4 2智能感知與決策方法
1 5本章 小結
1 6項目單元
本章 習題
第2章 製造系統感知技術
2 1製造系統機器感知概述
2 1 1製造模式與感知概述
2 1 2製造過程機器感知對象
2 1 3製造過程機器感知需求
2 2傳感器與機器視覺
2 2 1傳感器
2 2 2機器視覺
2 3設備及物料感知
2 3 1製造資源感知
2 3 2製造資源感知接入實例
2 3 3物料狀態信息感知
2 3 4智能物料輸送感知系統的實例設計
2 4環境感知
2 4 1環境感知智能微系統
2 4 2環境感知系統自檢測
2 5人員行為感知
2 5 1人員行為感知概述
2 5 2人員行為感知在製造系統中的作用
2 5 3基於視覺的行為感知方法
2 6本章 小結
2 7項目單元
本章 習題
第3章 製造系統大數據分析技術基礎
3 1工業大數據
3 1 1工業大數據概述
3 1 2工業大數據與智能製造的關係
3 1 3智能製造系統中的大數據特徵
3 1 4智能製造系統中的大數據分類
3 2數據驅動建模技術路線
3 2 1數據驅動建模概述
3 2 2數據驅動建模的一般流程
3 2 3數據驅動建模的分類
3 3數據預處理技術
3 3 1數據清洗
3 3 2數據集成
3 3 3數據轉換
3 3 4數據規約
3 4回歸分析與關聯分析
3 4 1回歸分析
3 4 2關聯分析
3 5分類建模與模型集成
3 5 1分類建模概述
3 5 2常用分類算法
3 5 3模型集成方法
3 6時間序列建模與預測
3 6 1時間序列預測概述
3 6 2經典時間序列模型
3 6 3先進時間序列建模技術
3 7深度學習
3 7 1深度學習概述
3 7 2深度學習基礎
3 8本章 小結
3 9項目單元
本章 習題
第4章 製造系統分析優化決策技術
4 1決策技術概述
4 1 1決策技術的類型
4 1 2決策技術的理論
4 1 3決策技術的分析過程和方法
4 1 4製造系統中的決策問題4 2建模與優化4 2 1基於離散事件動態系統的建模方法4 2 2基於數學規劃的建模方法4 2 3基於多智能體系統的建模方法4 3啟發式優化算法4 3 1遺傳算法4 3 2模擬退火算法4 3 3粒子群算法4 4強化學習算法4 4 1強化學習基礎理論4 4 2Q學習算法4 4 3深度確定性策略梯度算法4 4 4近端策略優化算法4 5本章 小結4 6項目單元本章 習題第5章 智能製造過程監測與質量管理5 1加工工藝技術5 1 1經典加工工藝5 1 2先進加工工藝5 2加工在線監測5 2 1無損缺陷檢測技術5 2 2機器視覺檢測技術5 3工藝質量關聯分析5 3 1工藝質量關聯分析步驟5 3 2工藝質量關聯分析實例5 4工藝優化5 4 1試驗設計5 4 2回歸設計5 4 3穩健設計5 4 4多目標優化5 5質量管理系統5 5 1全面質量管理5 5 2過程質量控制5 5 3質量成本管理5 6本章 小結5 7項目單元本章 習題第6章 設備故障預測和健康管理6 1設備健康管理概述6 1 1設備健康管理背景6 1 2設備健康管理概念6 1 3PHM經典架構6 1 4設備健康管理應用6 2設備故障診斷與預測6 2 1數據分析與智能故障診斷6 2 2典型故障類型6 2 3基於可靠性模型的故障診斷與預測6 2 4基於物理模型的故障診斷與預測6 2 5基於數據驅動的故障診斷與預測6 3設備狀態監測6 3 1設備狀態智能監控6 3 2智能工業監控管理6 3 3遠程綜合監控系統6 4設備剩餘壽命預測6 4 1設備剩餘壽命預測概述6 4 2設備剩餘壽命預測的方法與技術6 4 3設備運維決策6 4 4基於大數據技術的智能運維6 4 5未來基於人工智能的運維決策6 5本章 小結6 6項目單元本章 習題第7章 製造資源優化技術7 1製造資源優化概述7 1 1製造資源優化的目標和基本原則7 1 2製造資源優化的重要性7 1 3製造資源分類7 1 4製造資源優化技術7 1 5製造資源智能優化7 2廠內物流優化7 2 1廠內物流系統概念7 2 2廠內揀選路徑規劃7 2 3案例：5G在某鋼鐵製造廠內物流的應用7 2 4廠內物料搬運系統優化7 3柔性作業車間高級排產系統7 3 1高級排產系統概述7 3 2車間排產優化7 3 3高級排產系統的企業應用場景7 4製造資源重調度7 4 1重調度概述7 4 2重調度的觸發機制7 4 3應用：擾動環境下離散車間的資源重調度策略7 5本章 小結7 6項目單元本章 習題第8章 製造過程安全管控8 1安全管理概述8 1 1安全管理的定義與重要性8 1 2安全文化的建設8 1 3安全政策與目標8 1 4法規與合規性8 1 5安全管理的現代挑戰8 2安全管理要素8 2 1安全要素識別8 2 2安全要素管控8 2 3危害識別和風險評估8 2 4預防措施和應急響應8 3安全管理標準8 3 1安全管理標準內容概述8 3 2安全管理標準的體系框架8 3 3製造業中的安全管理標準8 3 4安全監管和合規性8 4安全管理系統8 4 1安全管理系統概述8 4 2安全管理系統框架8 4 3安全生產與智能感知系統案例分析8 4 4機器視覺在安全生產中的應用8 5本章 小結8 6項目單元本章 習題第9章 製造系統適人性評估與驗證9 1人的感知覺特性9 1 1人的感覺特性9 1 2人的知覺特性9 2多通道交互特性9 2 1語音交互特性9 2 2眼動交互特性9 2 3手勢交互特性9 3作業能力與作業疲勞9 3 1體力勞動時的能量消耗9 3 2作業能力的動態變化9 3 3作業疲勞及其測定9 3 4提高作業能力與降低疲勞的措施9 4人在環的虛實融合產線驗證9 4 1製造業產線驗證現狀與需求9 4 2虛實融合驗證的特點及優勢9 4 3虛實融合產線驗證案例9 5本章 小結9 6項目單元本章 習題參考文獻
前 言
前言 在全球製造業的發展歷程中，隨著信息技術與人工智能技術的蓬勃發展，智能化已成為不可逆轉的趨勢，傳統的製造系統正飛速向智能化轉型升級，以應對日益複雜的生產需求和市場環境。本書面向製造系統的智能化轉型升級需求，旨在基於這一背景提供理論支撐和技術指導。本書深入剖析了智能製造過程所涉及的核心要素和關鍵技術。首先，本書在緒論部分為讀者勾勒出智能製造的整體架構，闡釋了其定義、關鍵概念、發展歷程及其在現代工業中的重要性。隨後，本書面向感知、分析、決策分別開展基礎理論技術的介紹與說明。在感知技術章 節 中，本書詳細介紹了各種傳感器及機器視覺技術理論，說明了數據采集基本理論，為智能的分析決策提供信息基礎。接著，本書全面介紹了大數據分析主要技術類型及算法，其中包括監督學習、非監督學習、關聯分析、深度學習等人工智能核心算法。企業可以利用大數據分析算法，從製造過程產生的海量數據中提取有價值的信息以輔助開展決策。隨後，在優化決策技術章 節 中，本書介紹了優化基礎方法，包括啟發式優化算法與強化學習算法，並結合案例介紹如何將數據分析結果轉化為實際的決策支持。同時，書中通過一系列製造系統實際應用問題，如設備健康管理、製造資源優化調度、系統安全管理、加工過程監測與質量管理等，具體展示了智能製造技術在實際生產中的運用。本書關注”人-機-環”三者緊密耦合的關聯關係，最後介紹製造系統的適人性評估與驗證方法，結合人因工程與增強現實等技術，促進製造系統多要素的有機融合。為加強讀者將理論與實際進行融合的能力，本書在每個章 節 結尾都提供了項目實踐單元指導，通過提供分析決策代碼、軟件配置操作流程說明等，提升讀者的應用能力。本書貫穿了智能製造過程的理論與實踐，為讀者提供了一個全面、系統的學習和參考框架。

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