制造系统中的信息集成技术 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

信息集成是智能制造领域的重要技术之一。本书介绍了制造系统信息集成的关键技术以及相关标准、自动化生产系统中的信息集成、面向产品生命周期的信息集成、企业内部的纵向信息集成、企业与外部的信息集成以及信息集成与数字孪生等内容，并结合具体案例，使学生在掌握典型制造系统信息集成技术知识的同时，培养学生对相关技术应用的意识、理念和思维方式。本书可用于机械类专业本科生的智能制造专业教材，以及相关专业（如机械、工业工程、自动化、计算机、仪器仪表、管理科学与工程等）的学生选修智能制造课程。

第1章制造系统信息集成概述

1.1制造系统

1.1.1现代制造系统的研究现状

1.1.2现代制造系统的未来发展趋势

1.2计算机集成制造系统

1.2.1CIMS的概念

1.2.2CIMS的组成

1.2.3CIMS的效益

1.3智能制造系统

1.4制造系统信息集成的必要性

1.4.1消除信息孤岛

1.4.2确保软硬件集成工作

1.4.3实现信息融合

1.5制造系统信息集成的三个维度

1.5.1产品生命周期端到端集成

1.5.2制造系统纵向集成

1.5.3制造系统横向集成

1.6制造系统信息集成的五个层次

1.6.1数据源层

1.6.2网络通信层

1.6.3信息建模与语义层

1.6.4业务流程层

1.6.5系统集成层

习题

参考文献

第2章制造系统信息集成的关键技术

2.1信息集成总体框架技术

2.2数据建模与表达技术

2.2.1关系模型

2.2.2文档模型

2.2.3图状模型

2.2.4分析场景的数据模型

2.2.5时序场景的数据模型

2.3数据通信技术

2.3.1工业现场总线

2.3.2工业以太网

2.3.3工业无线

2.3.4OPC UA

2.4业务流程数字化技术

2.4.1业务流程建模语言

2.4.2工作流引擎

2.4.3机器人流程自动化

2.4.4流程挖掘

2.5数据安全技术

2.5.1网络基础安全

2.5.2数据传输安全

2.5.3数据存储安全

2.5.4数据使用安全

2.5.5数据交换安全

2.5.6工控系统安全

2.6数据集成技术

2.6.1点对点数据集成

2.6.2总线式数据集成

2.6.3微服务数据集成

2.6.4离线批量数据集成

2.6.5实时流式数据集成

2.6.6数据湖式数据集成

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习题

参考文献

第3章制造系统信息集成的相关标准

3.1设备互联标准

3.1.1OPC/OPC UA

3.1.2MTConnect与NC-Link

3.1.3IPC互联工厂数字交换

3.2产品数据交换标准STEP

3.3BOM集成标准

3.4自动化领域工程数据交换标准AML

3.5IEEE工业自动化系统与集成

3.6信息安全标准

习题

参考文献

第4章自动化生产系统中的信息集成

4.1自动化生产系统的主要构成

4.2自动化生产系统信息集成的基本需求

4.3DCS/SCADA系统

4.4DNC/MDC系统

4.5制造工厂的物联网应用

4.6基于物联网的信息集成案例

4.7基于OPC规范的信息集成案例

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习题

参考文献

第5章面向产品生命周期的信息集成

5.1PLM系统概述

5.2以PDM/PLM为中心的产品生命周期信息集成框架

5.2.1产品生命周期信息集成

5.2.2以PDM系统为中心的产品生命周期管理

5.3BOM多视图与信息集成

5.4PDM/PLM系统与其他系统的集成

5.5PDM/PLM系统信息集成案例

习题

参考文献

第6章企业内部的纵向信息集成

6.1企业内部的纵向集成框架

6.2MES/MOM在纵向集成中的地位

6.2.1从MES到MOM

6.2.2MES/MOM在数字化企业中的定位

6.2.3MES/MOM的技术架构演进

6.3MES/MOM与底层控制系统的信息集成

6.3.1MES/MOM与底层控制系统的连接技术

6.3.2MES/MOM与底层控制系统的数据技术

6.4MES/MOM与上层管理系统的信息集成

6.4.1MES/MOM与管理系统集成

6.4.2MES/MOM与智能算法集成

6.4.3MES/MOM与业务流程编排技术

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习题

参考文献

第7章企业与外部的信息集成

7.1外部信息集成的重要性

7.1.1复杂供应网络的形成

7.1.2竞争态势与数字化韧性运营

7.2面向供应链的信息集成

7.2.1供应链管理的定义

7.2.2供应链网络布局及其信息集成

7.2.3供应链计划管理及其信息集成

7.2.4供应链物流管理及其信息集成

7.2.5供应链采购管理及其信息集成

7.2.6多系统间数据集成技术

7.3面向工业互联网的信息集成

7.4制造企业与客户的信息集成

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习题

参考文献

第8章信息集成与数字孪生

8.1数字孪生的概念与驱动要素

8.1.1数字孪生的概念

8.1.2数字孪生的五大驱动要素

8.2数字孪生系统与产品集成

8.2.1工业设备数字孪生系统架构

8.2.2数字孪生产品全生命周期应用场景

8.3数字孪生工厂与信息集成

8.3.1工厂级数字孪生平台理念与架构

8.3.2系统信息多源融合

8.3.3工厂数字孪生平台功能应用

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习题

参考文献

第9章信息集成技术应用案例

9.1铁路设备智能检修系统

9.1.1MES总体介绍

9.1.2数字孪生技术

9.1.3自动化生产系统信息集成技术

9.2智能球团车间信息集成技术

9.2.1信息集成设计方案介绍

9.2.2信息集成的关键技术

9.2.3自动化生产系统中的信息集成

9.2.4信息集成与数字孪生

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参考文献

张智海,清华大学工业工程系副教授，博士生导师。研究兴趣包括智能制造、生产运营管理、资源优化。发表多篇国际期刊学术论文，其中代表性论文发表在生产运营领域旗舰重要期刊，部分工作被相关学术组织选为亮点成果报道和最佳论文。主持参与多项自然科学基金项目、科技部重点研发项目等。现担任四个国际期刊副主编。

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编辑推荐

本书可用于机械类专业本科生的智能制造专业教材，以及相关专业（如机械、工业工程、自动化、计算机、仪器仪表、管理科学与工程等）的学生选修智能制造课程。

前言

　　集成化系统建设是制造行业发展的重要工作和工程。企业单一业务体系的发展建设已跟不上制造行业转型升级的步伐，建设打破“自动化孤岛、数据孤岛、应用孤岛”的信息集成系统，是当前制造行业的重点和难点问题。

　　随着信息化的发展，信息集成技术日新月异，智能制造、工业4.0、工业互联网等制造系统得以快速发展。依托信息集成技术形成的制造一体化体系为降低成本、提升制造效率、提高生产质量奠定了一定的基础，为制造行业转型升级提供了重要帮助，也成为推动经济社会发展的新引擎。

　　目前，对于企业管理人员、业界实践者、学生及学者而言，缺乏针对智能制造系统中信息集成技术相关的教材书籍。同时，对其而言，短时间内快速地了解和掌握制造系统中信息集成技术的相关知识，几乎是不可能的。因此，亟须编写一套涵盖智能制造系统中信息集成技术理论、应用和实践分析的教材。作者基于日常科研工作中对智能制造、信息集成技术的理解和研究，系统地归纳、介绍和分析了制造系统中信息集成的技术、标准、维度（跨产品端到端集成、纵向集成、横向集成）和应用。本书囊括了可以促使读者对制造系统中信息集成技术具有详备理解的理论内容，并且结合制造系统信息集成的实践经验，针对制造系统中的信息集成技术给出了从宏观到微观的全面视图。

　　本书不仅参考了国内外这一研究领域前沿的学术成果，还邀请了目前产业界较为活跃的几位企业专家进行相关内容的编写，使读者在学习的同时也能够了解产业界最新的技术发展动态。

　　本书可作为机械自动化、工业工程等智能制造相关专业的模块单元教材，亦可作为计算机科学与技术、各类工程学科的辅修教材。此外，本书也适用于企业技术部门、管理部门相关人员使用，便于其快速了解制造系统中信息集成技术的基础知识和典型应用。 

　　本书第1章、第9章由清华大学张智海副教授编写，第2章、第6章由北京力赢数字智能科技有限公司联合创始人兼CEO黄毅编写，第3章由清华大学杨建新副教授和梁雄讲师编写，第4章由清华大学朱峰讲师编写，第5章由清华大学李璠讲师编写，第7章由德曦（南京）咨询有限公司首席顾问孙林编写，第8章由上海孪数科技公司创始人CEO马俊杰编写。同时感谢和利时集团公司赵赫楠总监、麦肯锡中国公司李铁良总监对第4章内容编写的支持；感谢智奇铁路设备有限公司和沧州新兴新材料有限公司为第9章的编写提供案例支持；感谢清华大学张延滋博士，博士研究生龚海磊、刘冲、黄森、刘晓航、李兆恩，本科生张岳伟等，对全书内容的整理编辑。 

　　感谢张秋玲编审对智能制造系列教材的策划和推进，感谢清华大学出版社为此系列教材出版所做的重大贡献，感谢刘杨编辑为本书出版付出的努力。 

　　鉴于作者对制造系统中信息集成技术的理解和认知有限，书中错误在所难免，敬请读者批评指正。

2022年9月