智能制造系統(tǒng)及關(guān)鍵使能技術(shù)

目錄
第1章 個性化定制給制造業(yè)帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)\t1
1．1 引言\t1
1．2 目前我國制造業(yè)存在的主要問題\t1
1．3 借助互聯(lián)網(wǎng)的智能化+個性化定制，形成新業(yè)態(tài)新模式\t4
1．4 個性化定制及個性化定制面臨的問題\t5
1．5 個性化定制帶來的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)\t7
1．5．1 產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)定制化服務(wù)策略\t8
1．5．2 構(gòu)建面向大規(guī)模定制的智能化與柔性化制造系統(tǒng)\t8
1．5．3 推進(jìn)PSS定制及服務(wù)定制的對策建議\t9
1．6 本章小結(jié)\t10
1．7 本章習(xí)題\t10
第2章 智能制造系統(tǒng)的演變過程\t11
2．1 引言\t11
2．2 先進(jìn)制造系統(tǒng)分類\t11
2．2．1 集成制造系統(tǒng)\t11
2．2．2 敏捷制造系統(tǒng)\t12
2．2．3 智能制造系統(tǒng)\t13
2．3 HCPS的演進(jìn)過程\t14
2．3．1 智能制造系統(tǒng)發(fā)展的第一階段――基于HPS的傳統(tǒng)制造\t14
2．3．2 智能制造系統(tǒng)發(fā)展的第二階段――基于HCPS的數(shù)字化制造\t15
2．3．3 智能制造系統(tǒng)發(fā)展的第三階段――基于HCPS1．5的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化制造\t17
2．3．4 智能制造系統(tǒng)發(fā)展的第四階段――基于HCPS2．0的新一代智能制造\t18
2．4 智能制造系統(tǒng)的新發(fā)展\t21
2．5 智能制造系統(tǒng)對下一代制造業(yè)發(fā)展的啟示\t23
2．6 本章小結(jié)\t24
2．7 本章習(xí)題\t24
第3章 大數(shù)據(jù)技術(shù)\t25
3．1 引言\t25
3．2 大數(shù)據(jù)的概念與特征\t25
3．2．1 大數(shù)據(jù)的概念\t25
3．2．2 海量\t26
3．2．3 多樣性\t26
3．2．4 速度\t26
3．2．5 價值\t26
3．3 大數(shù)據(jù)技術(shù)體系\t27
3．3．1 大數(shù)據(jù)存儲和管理技術(shù)\t27
3．3．2 大數(shù)據(jù)分布式批處理技術(shù)\t29
3．3．3 大數(shù)據(jù)實(shí)時流處理技術(shù)\t30
3．3．4 大規(guī)模圖數(shù)據(jù)處理技術(shù)\t30
3．4 大數(shù)據(jù)與智能制造的關(guān)系\t32
3．4．1 制造大數(shù)據(jù)處理架構(gòu)\t32
3．4．2 制造車間大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)\t38
3．5 本章小結(jié)\t40
3．6 本章習(xí)題\t40
第4章 云計(jì)算技術(shù)\t41
4．1 引言\t41
4．2 云計(jì)算概述\t41
4．2．1 云計(jì)算的定義\t42
4．2．2 云計(jì)算的發(fā)展進(jìn)程\t42
4．2．3 云計(jì)算的分類\t43
4．2．4 云計(jì)算的特點(diǎn)\t44
4．3 云計(jì)算的服務(wù)類型\t45
4．3．1 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）\t46
4．3．2 平臺即服務(wù)（PaaS）\t46
4．3．3 軟件即服務(wù)（SaaS）\t51
4．4 云制造\t53
4．4．1 云制造概述\t53
4．4．2 云制造的層次結(jié)構(gòu)\t53
4．5 本章小結(jié)\t57
4．6 本章習(xí)題\t57
第5章 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)\t58
5．1 引言\t58
5．2 物聯(lián)網(wǎng)概述\t58
5．2．1 物聯(lián)網(wǎng)的概念及定義\t58
5．2．2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展態(tài)勢\t59
5．2．3 物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)\t60
5．3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系\t61
5．3．1 感知技術(shù)\t62
5．3．2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)\t63
5．3．3 應(yīng)用技術(shù)\t64
5．3．4 共性技術(shù)\t64
5．3．5 支撐技術(shù)\t65
5．4 制造業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)融合的必要性\t65
5．4．1 生產(chǎn)現(xiàn)場對物聯(lián)網(wǎng)的需求分析\t66
5．4．2 生產(chǎn)管理對物聯(lián)網(wǎng)的需求分析\t68
5．5 本章小結(jié)\t69
5．6 本章習(xí)題\t70
第6章 移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)\t71
6．1 前言\t71
6．2 移動互聯(lián)網(wǎng)概述\t71
6．2．1 移動互聯(lián)網(wǎng)的定義\t71
6．2．2 移動互聯(lián)網(wǎng)的體系\t71
6．2．3 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程\t73
6．3 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)\t75
6．4 5G+智能制造總體架構(gòu)\t78
6．5 5G+智能制造關(guān)鍵技術(shù)\t80
6．5．1 5G時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)\t80
6．5．2 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)\t82
6．5．3 移動邊緣計(jì)算\t83
6．6 5G網(wǎng)絡(luò)安全\t85
6．7 本章小結(jié)\t85
6．8 本章習(xí)題\t86
第7章 人工智能技術(shù)\t87
7．1 引言\t87
7．2 概述\t87
7．3 智能搜索算法\t88
7．3．1 定義\t88
7．3．2 類型\t89
7．3．3 常見算法\t89
7．3．4 應(yīng)用\t95
7．4 機(jī)器學(xué)習(xí)\t96
7．4．1 定義\t96
7．4．2 類型\t96
7．4．3 常見算法\t97
7．4．4 應(yīng)用\t100
7．5 深度學(xué)習(xí)\t100
7．5．1 定義\t100
7．5．2 常見算法\t101
7．5．3 優(yōu)勢\t103
7．5．4 應(yīng)用\t104
7．6 強(qiáng)化學(xué)習(xí)\t105
7．6．1 定義\t105
7．6．2 馬爾可夫決策過程\t106
7．6．3 DPG算法\t107
7．6．4 Actor-Critic算法\t107
7．7 人工智能應(yīng)用\t108
7．7．1 計(jì)算機(jī)視覺\t108
7．7．2 自然語言處理\t110
7．8 本章小結(jié)\t112
7．9 本章習(xí)題\t112
第8章 制造系統(tǒng)智能化理論模型與構(gòu)建技術(shù)\t113
8．1 引言\t113
8．2 制造系統(tǒng)智能體的結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)\t113
8．2．1 智能體的基本特征\t113
8．2．2 智能體的映射方式\t114
8．2．3 智能體的基本結(jié)構(gòu)\t115
8．2．4 智能體的結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)\t117
8．3 制造系統(tǒng)智能體的模型構(gòu)建\t118
8．3．1 智能體模型的總體構(gòu)建思路\t118
8．3．2 智能體模型的模塊設(shè)計(jì)\t119
8．3．3 智能體模型的推理決策模塊分類\t121
8．4 本章小結(jié)\t123
8．5 本章習(xí)題\t123
第9章 多源制造信息感知技術(shù)\t124
9．1 引言\t124
9．2 多源制造信息的感知需求及信息源分析\t124
9．2．1 智能制造系統(tǒng)對制造信息的感知需求\t124
9．2．2 智能制造系統(tǒng)的多源信息源分析\t124
9．2．3 信息數(shù)據(jù)特點(diǎn)及分析\t127
9．3 多源制造信息感知的關(guān)鍵技術(shù)\t128
9．3．1 多源制造信息感知技術(shù)需求分析\t128
9．3．2 傳感器技術(shù)簡介\t129
9．3．3 異構(gòu)傳感器管理\t130
9．3．4 車間定位技術(shù)簡介\t131
9．3．5 多源信息傳輸技術(shù)簡介\t133
9．4 多源制造信息感知系統(tǒng)的構(gòu)建\t136
9．4．1 多源制造信息感知模型結(jié)構(gòu)分析\t136
9．4．2 事件驅(qū)動的實(shí)時多源制造信息獲取\t137
9．4．3 多源制造信息標(biāo)準(zhǔn)化及信息共享\t137
9．5 本章小結(jié)\t138
9．6 本章習(xí)題\t138
第10章 離散制造資源標(biāo)準(zhǔn)化接入\t139
10．1 引言\t139
10．2 離散制造資源\t139
10．2．1 離散制造\t139
10．2．2 離散制造資源\t140
10．3 離散制造資源本體建模分析\t142
10．3．1 本體\t142
10．3．2 本體建模原則與方法\t143
10．3．3 基于本體的離散制造資源信息模型\t145
10．3．4 離散制造資源本體建模步驟\t146
10．4 離散制造資源本體建模準(zhǔn)備\t148
10．4．1 離散制造資源概念分層\t148
10．4．2 離散制造資源屬性分析\t149
10．4．3 資源本體語義化描述語言及工具\(yùn)t150
10．5 離散制造資源標(biāo)準(zhǔn)化描述模型構(gòu)建\t152
10．6 離散制造資源標(biāo)準(zhǔn)化接入\t156
10．7 本章小結(jié)\t157
10．8 本章習(xí)題\t157
第11章 物聯(lián)互通制造技術(shù)\t158
11．1 引言\t158
11．2 制造車間物聯(lián)互通研究現(xiàn)狀\t158
11．2．1 研究背景\t158
11．2．2 研究現(xiàn)狀及其不足\t159
11．3 物聯(lián)制造環(huán)境下底層裝備互聯(lián)互通架構(gòu)設(shè)計(jì)\t160
11．3．1 物聯(lián)制造環(huán)境及其底層裝備特征分析\t161
11．3．2 底層裝備互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)\t163
11．3．3 面向物聯(lián)制造的標(biāo)準(zhǔn)裝備模型設(shè)計(jì)\t165
11．3．4 物聯(lián)制造環(huán)境下底層裝備互聯(lián)互通架構(gòu)設(shè)計(jì)\t169
11．4 物聯(lián)制造環(huán)境下底層裝備適配封裝架構(gòu)設(shè)計(jì)\t173
11．4．1 裝備適配模型基本架構(gòu)\t173
11．4．2 裝備適配模型工作機(jī)制\t176
11．4．3 裝備適配模型功能實(shí)現(xiàn)\t177
11．5 本章小結(jié)\t180
11．6 本章習(xí)題\t180
第12章 網(wǎng)絡(luò)信息安全管理技術(shù)\t181
12．1 引言\t181
12．2 密碼技術(shù)\t181
12．2．1 概述\t181
12．2．2 對稱密碼技術(shù)\t183
12．2．3 非對稱密碼技術(shù)\t187
12．3 訪問控制技術(shù)\t188
12．3．1 概述\t188
12．3．2 常見訪問控制方式\t188
12．3．3 認(rèn)證與授權(quán)\t190
12．4 防火墻技術(shù)\t191
12．4．1 概述\t191
12．4．2 防火墻作用\t192
12．4．3 防火墻關(guān)鍵技術(shù)分析\t192
12．5 區(qū)塊鏈技術(shù)\t193
12．5．1 概述\t193
12．5．2 區(qū)塊鏈技術(shù)基礎(chǔ)\t194
12．5．3 區(qū)塊鏈對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的價值\t196
12．5．4 應(yīng)用與展望\t197
12．6 本章小結(jié)\t198
12．7 本章習(xí)題\t198
第13章 車間可視化技術(shù)\t199
13．1 引言\t199
13．2 背景介紹\t199
13．2．1 數(shù)字化車間的發(fā)展需求\t199
13．2．2 數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展背景\t200
13．3 車間可視化技術(shù)的發(fā)展\t201
13．4 車間可視化的關(guān)鍵技術(shù)\t201
13．4．1 車間可視化數(shù)據(jù)源感知獲取\t201
13．4．2 車間可視化數(shù)據(jù)統(tǒng)一集成\t205
13．4．3 車間可視化的信息通信\t207
13．5 車間可視化系統(tǒng)中的人機(jī)交互\t208
13．6 基于數(shù)字孿生的可視化技術(shù)應(yīng)用\t210
13．6．1 孿生虛擬車間可視化與模型驅(qū)動\t210
13．6．2 數(shù)字孿生車間的生產(chǎn)信息可視化映射\t212
13．7 本章小結(jié)\t213
13．8 本章習(xí)題\t213
第14章 智能制造系統(tǒng)控制機(jī)制\t214
14．1 引言\t214
14．2 智能制造車間架構(gòu)體系\t214
14．2．1 智能制造車間基本結(jié)構(gòu)\t214
14．2．2 智能制造車間架構(gòu)設(shè)計(jì)\t215
14．3 基于多Agent的物聯(lián)制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)\t217
14．3．1 Agent的特點(diǎn)與映射\t217
14．3．2 車間設(shè)備Agent設(shè)計(jì)\t218
14．3．3 工作人員Agent設(shè)計(jì)\t219
14．3．4 功能模塊智能體設(shè)計(jì)\t220
14．4 智能制造系統(tǒng)人機(jī)交互與協(xié)作\t222
14．4．1 人機(jī)交互方式\t222
14．4．2 人機(jī)交互功能分析\t223
14．4．3 人機(jī)協(xié)作場景\t224
14．4．4 人機(jī)協(xié)作機(jī)制\t225
14．5 智能制造系統(tǒng)實(shí)時動態(tài)調(diào)度算法\t226
14．5．1 多目標(biāo)約束的調(diào)度模型\t226
14．5．2 基于事件驅(qū)動的決策調(diào)整機(jī)制\t229
14．5．3 基于層次分析法的決策因素權(quán)重設(shè)計(jì)\t230
14．6 本章小結(jié)\t232
14．7 本章習(xí)題\t232
第15章 智能制造系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行策略方法\t233
15．1 引言\t233
15．2 基于多Agent技術(shù)的車間調(diào)度模型\t233
15．2．1 Agent的特點(diǎn)、映射與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)\t233
15．2．2 MAS的組織結(jié)構(gòu)和協(xié)商機(jī)制設(shè)計(jì)\t236
15．2．3 基于多Agent技術(shù)的改進(jìn)型車間調(diào)度模型設(shè)計(jì)\t238
15．3 基于合同網(wǎng)協(xié)議的MAS調(diào)度算法研究\t242
15．3．1 基于經(jīng)典合同網(wǎng)協(xié)議的傳統(tǒng)多Agent方法不足與分析\t242
15．3．2 基于簡化合同網(wǎng)協(xié)議的區(qū)間協(xié)同拍賣調(diào)度策略\t246
15．3．3 一種改進(jìn)的區(qū)間協(xié)同拍賣調(diào)度策略\t249
15．4 案例仿真設(shè)計(jì)\t252
15．5 本章小結(jié)\t254
15．6 本章習(xí)題\t254
第16章 基于多智能體制造系統(tǒng)的混線生產(chǎn)調(diào)度案例分析\t255
16．1 前言\t255
16．2 混線生產(chǎn)調(diào)度問題\t255
16．2．1 混線生產(chǎn)約束\t256
16．2．2 組合加工約束\t256
16．2．3 實(shí)驗(yàn)算例設(shè)計(jì)\t256
16．3 調(diào)度策略自學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)\t258
16．3．1 可行性實(shí)驗(yàn)分析\t259
16．3．2 優(yōu)越性實(shí)驗(yàn)分析\t260
16．4 動態(tài)擾動下混線生產(chǎn)調(diào)度實(shí)驗(yàn)\t263
16．4．1 機(jī)器故障下的調(diào)度實(shí)驗(yàn)\t263
16．4．2 普通訂單擾動下的調(diào)度實(shí)驗(yàn)\t268
16．4．3 緊急訂單擾動下的調(diào)度實(shí)驗(yàn)\t270
16．5 組合加工案例實(shí)驗(yàn)\t273
16．5．1 組合加工案例分析\t273
16．5．2 自學(xué)習(xí)調(diào)度決策機(jī)制\t275
16．5．3 多擾動事件下調(diào)度決策機(jī)制\t276
16．6 本章小結(jié)\t279
16．7 本章習(xí)題\t279
第17章 面向個性化定制的多智能體制造系統(tǒng)動態(tài)調(diào)度案例分析\t280
17．1 引言\t280
17．2 個性化訂單系統(tǒng)\t280
17．2．1 個性化訂單系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)\t280
17．2．2 個性化訂單系統(tǒng)架構(gòu)及功能模塊設(shè)計(jì)\t281
17．2．3 個性化訂單系統(tǒng)的運(yùn)行過程\t285
17．3 多智能體制造系統(tǒng)構(gòu)架搭建實(shí)例\t287
17．3．1 智能調(diào)度系統(tǒng)框架搭建\t287
17．3．2 多智能體制造系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境搭建\t290
17．4 多智能體制造系統(tǒng)動態(tài)調(diào)度問題\t294
17．4．1 問題描述\t295
17．4．2 實(shí)驗(yàn)算例設(shè)計(jì)\t296
17．5 多智能體制造系統(tǒng)動態(tài)實(shí)時調(diào)度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證\t297
17．5．1 無擾動情況\t298
17．5．2 緊急訂單擾動實(shí)驗(yàn)\t299
17．5．3 機(jī)床故障擾動實(shí)驗(yàn)\t300
17．5．4 訂單優(yōu)先級調(diào)整擾動實(shí)驗(yàn)\t301
17．6 本章小結(jié)\t302
17．7 本章習(xí)題\t302