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| 編輯推薦： |
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（1）本书内容属于智能制造范畴，顺应制造业发展趋势。（2）针对适应多品种、小批量生产特征的暂态过程， 聚焦复杂生产系统暂态建模和性能评估问题，具有鲜明的学科交叉特征，旨在通过交叉研究产出科学突破。（3）本书提出的理论方法应用于如汽车总装生产线等典型离散生产系统实践， 能够促进基础研究成果走向应用， 对实际生产工程问题具有重要经济价值。
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| 內容簡介： |
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本书针对多种标准拓扑结构的生产系统，聚焦考虑柔性生产特性的系统暂态建模和性能评估问题，揭示了基于标准拓扑结构的生产系统暂态生产机理。全书共10章，包含4个部分的内容：第1 部分（第1章和第2章）介绍了智能制造及生产系统的研究背景和生产系统的数学建模内容；第2 部分（第3章至第6章）针对串行系统、装配系统、闭环系统、返工系统进行具体的暂态性能分析与系统性质讨论；第3 部分（第7章和第8章）围绕串行系统，分别讨论了暂态运行中的随机加工质量问题和机器控制问题；第4 部分（第9章和第10章）讨论了面向专用缓冲区以及多品种小批量的柔性生产线的暂态过程性能分析问题。本书可作为系统工程、机械工程、工业工程等专业相关课程的教学参考书，亦可供从事智能制造、生产管理、系统控制等专业领域的技术人员参考使用。
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| 目錄：
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第1章 绪论 001
1.1 智能制造 001
1.2 国内外智能制造的国家战略及应用现状 003
1.3 生产系统 007
第2章 生产系统的数学建模 009
2.1 生产系统的拓扑结构 009
2.1.1 串行系统 009
2.1.2 装配系统 010
2.1.3 闭环系统 010
2.1.4 返工系统 010
2.2 机器的数学模型 011
2.2.1 加工周期 011
2.2.2 伯努利可靠性模型 011
2.2.3 几何可靠性模型 011
2.2.4 机器加工质量模型 012
2.3 缓冲区的数学模型及与机器的交互关系 012
2.3.1 缓冲区参数辨识 012
2.3.2 缓冲区与机器的交互 012
2.4 生产系统暂态性能指标 013
第3章 串行系统的暂态性能分析 014
3.1 小型伯努利可靠性机器串行系统精确性能分析 014
3.1.1 双机生产线性能分析和系统性质 015
3.1.2 三机生产线性能分析和系统性质 020
3.2 复杂伯努利可靠性机器串行系统近似性能分析 025
3.2.1 双机生产线近似分析 025
3.2.2 多机生产线近似分析 027
3.3 小型几何可靠性机器串行系统 034
3.3.1 单机生产线性能分析和系统性质 034
3.3.2 双机生产线性能分析和系统性质 036
3.4 复杂几何可靠性机器串行系统 038
3.4.1 多机生产线暂态性能近似评估 039
3.4.2 多机生产线暂态运行系统性质 044
第4章 装配系统的暂态性能分析 048
4.1 小型伯努利可靠性机器装配系统性能分析 048
4.1.1 三机装配系统精确建模分析 048
4.1.2 三机装配系统近似性能评估 052
4.2 复杂伯努利装配系统性能分析 059
4.2.1 复杂装配系统动态解耦分析 059
4.2.2 暂态运行中的瓶颈机器识别 068
4.3 小型几何可靠性机器装配系统性能分析 070
4.3.1 三机系统精确建模分析 070
4.3.2 三机系统性能近似分析 073
4.4 复杂几何可靠性机器装配系统 082
第5章 闭环系统的暂态性能分析 088
5.1 系统模型 088
5.1.1 模型假设 088
5.1.2 性能指标 089
5.2 双机闭环生产系统 089
5.3 多机闭环生产系统 091
5.3.1 近似分析 091
5.3.2 精度验证 098
5.4 闭环系统中的瓶颈识别 102
5.5 承载装置影响和控制 106
第6章 返工系统的暂态性能分析 109
6.1 系统模型 109
6.1.1 模型假设 110
6.1.2 性能指标 111
6.2 基于马尔可夫方法的小型单返工生产系统性能分析 112
6.2.1 系统模型 112
6.2.2 过程建模 114
6.2.3 性能分析 118
6.2.4 系统性质 121
6.3 动态分解聚合的多机单返工生产系统性能分析 123
6.3.1 模型假设 123
6.3.2 性能指标 125
6.3.3 动态分解聚合分析算法 125
6.3.4 算法精度 131
6.3.5 软件设计 134
6.4 动态分解聚合的多返工生产系统性能分析 136
6.4.1 模型假设 136
6.4.2 性能指标 138
6.4.3 过程建模及动态分解聚合算法 138
6.5 返工系统性能指标持续改进 146
第7章 生产系统暂态运行中的随机加工质量问题 150
7.1 具有加工质量问题的串行系统精确性能分析 150
7.1.1 模型假设 151
7.1.2 性能指标 151
7.1.3 过程建模 152
7.1.4 精确分析 155
7.1.5 数值实验 157
7.2 具有加工质量问题的串行系统近似性能分析 159
7.2.1 模型假设 160
7.2.2 性能指标 160
7.2.3 近似算法 161
7.2.4 精度验证 171
7.2.5 软件设计 174
第8章 生产系统暂态运行中的机器控制问题 178
8.1 系统模型 178
8.1.1 模型假设 178
8.1.2 控制规则 180
8.1.3 性能指标 181
8.2 小型系统精确分析 182
8.2.1 双机生产线 183
8.2.2 三机生产线 186
8.3 大型系统近似分析 188
8.3.1 聚合思想及其实现 189
8.3.2 近似算法精度验证 191
第9章 面向专用缓冲区柔性生产线的暂态分析 196
9.1 系统模型 196
9.1.1 模型假设 196
9.1.2 性能指标 198
9.2 双机生产线 198
9.2.1 过程建模 198
9.2.2 暂态分析 201
9.3 多机生产线 204
9.3.1 过程建模 204
9.3.2 暂态分析 206
9.4 算法精度 208
9.5 缓冲区分配 211
第10章 多品种小批量柔性生产线暂态分析 213
10.1 系统模型 213
10.1.1 模型假设 213
10.1.2 性能指标 215
10.2 建模与暂态分析 215
10.2.1 单机生产线 215
10.2.2 双机生产线 219
10.3 暂态系统性质 225
10.3.1 单调性 225
10.3.2 可逆性 226
10.3.3 工作和故障时间 226
10.4 基于暂态的能源高效生产控制 228
10.4.1 控制策略描述 228
10.4.2 能耗性能指标评估及优化 229
参考文献 233
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| 內容試閱：
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2021年底，工业和信息化部公布了《“十四五”智能制造发展规划》，提出在“十四五”期间及未来相当长一段时间内，对于智能制造，要立足制造本质，紧扣智能特征，构建虚实融合、知识驱动、动态优化、安全高效、绿色低碳的智能制造系统。数学建模与性能评估是有效分析制造系统的核心环节，是提高效率、增大效益、提升企业竞争力的关键。目前，大规模生产模式下系统稳态建模、性能分析和任务调度，已有广泛研究成果；而在智能制造行业发展趋势中，多品种、小批量柔性生产模式下复杂系统的暂态建模和性能评估愈发具有重要研究意义。
制造业对于国家发展至关重要，中国制造业经济转型关键之一，就是进一步普及多品种、小批量的生产模式，针对性研究也具有重大意义。学术理论层面，暂态分析和稳态分析互为补充，共同构成一套完整的生产系统建模、性能分析、优化调度的理论体系。工程应用层面，制造业在国民经济中发挥着极为重要的作用，多品种、小批量定制化生产模式下基于暂态的系统建模和性能评估，以及分布式调度优化，都对生产过程有效管理以及系统顶层设计起指导性作用。
因此，本书涉及的领域和方向顺应制造业发展趋势，内容源于国家重大需求和经济主战场，针对适应多品种、小批量生产特征的暂态过程，聚焦复杂生产系统暂态建模和性能评估问题，具有鲜明的学科交叉特征。本书内容可支持复杂生产系统暂态性能预测，及其协同调度优化机制相关核心科学问题理论与实践的发展，理论方法能够应用于众多典型离散生产系统实践，能够促进基础研究成果走向应用，对实际生产工程问题具有较高经济价值。
本书所包含的内容是作者以及作者的研究生们多年来科研工作的成果。其中包括（按毕业时间顺序）：陈京川硕士、黄龙珠硕士、倪泽军硕士、马驰野硕士。另外，以下学生也参与了本书的部分工作：王笑涵、王遵君、田秀璇、左冠中、石家伟。这里，对他们的工作表示一并感谢。在本书相关的课题研究过程中，得到了国家自然科学基金提供的资金支持。
此外，还要特别感谢来自世界各地的同事给予我的建议和鼓励。首先，由衷感谢美国康涅狄格大学的张亮教授，他也是我攻读博士学位阶段的导师，是我进入生产系统工程领域研究的指导者和引路人。张亮教授精益求精的科研精神和对学生指导的方式方法，深深地影响着我的职业发展道路，也使得我进入高校成为教职人员之后，能够培养多位研究生获得北京市高校优秀毕业生、北京理工大学优秀硕士毕业生、北京理工大学优秀硕士学位论文等各类荣誉。还要感谢清华大学的王凌教授，他是我北京市青年人才托举工程项目的导师。王凌教授无可挑剔的学术成就和积极热情的工作态度，是我在科研工作中学习的榜样，他对我在各个方面的指导和建议，是我在工作过程中，特别是遇到困难和挫折时的指路明灯。最后，深深感谢我的家人在本书的编写过程中对我的关心和支持！
著者
2023 年6 月
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