数字制造的基本理论与关键技术/数字制造科学与技术前沿研究丛书 [Fundamental Theories And Key Technologies Of Digital Manufacturing] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周祖德，谭跃刚 著

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• 先进制造技术
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• 生产制造
• 工业工程
• 计算机辅助制造
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• 前沿技术

出版社： 武汉理工大学出版社

ISBN：9787562954064

版次：1

商品编码：12052771

包装：精装

丛书名： 数字制造科学与技术前沿研究丛书

外文名称：Fundamental Theories And Key Technologies Of Digital Manufacturing

开本：16开

出版时间：2016-12-01##

内容简介

　　《数字制造的基本理论与关键技术/数字制造科学与技术前沿研究丛书》首先详细介绍了数字制造的形成背景及数字制造的定义和内涵，然后对数字制造的基本理论、先进技术、可靠性技术、制造信息管控等相关内容做了较全面的阐述，重点介绍了数字制造的几何计算原理与方法、数字制造信息学、制造系统可靠性、数字制造系统动力学模型及其分析、数字制造的网络数控系统和资源智能管控、数字制造系统的误差分析与数据处理等内容，并结合数字制造技术的发展，分析了数字制造的前沿问题，同时展望了数字制造的应用前景。
　　《数字制造的基本理论与关键技术/数字制造科学与技术前沿研究丛书》可供从事制造技术领域研究和开发的科研人员和工程技术人员参考，也可供高等院校相关专业的教师和研究生参考。

目录

1 数字制造的形成背景
1．1 制造科学与技术的进化路线
1．2 第三次工业革命与数字制造
1．3 各种制造模式与数字制造的区别
参考文献

2 数字制造计算几何学
2．1 数字制造几何基础
2．2 数字制造计算模型
2．3 制造过程的复杂性求解
2．4 制造数据的可计算性、可控性和可预测性
参考文献

3 数字制造信息学
3．1 制造信息的合理表述、优化配置
3．2 制造信息的度量和物化
3．3 制造信息的自组织与合成
3．4 制造信息的数据挖掘
3．5 数字制造信息共享与安全
参考文献

4 数字制造系统的机械动力学
4．1 数字制造机械系统中常见的动力学问题
4．2 数字制造机械系统的动力学原理与方法
4．3 数字制造机械系统的动力学分析与设计
4．4 数字制造机械系统动力学数值仿真算法
参考文献

5 数字制造系统的可靠性基础
5．1 数字制造系统的可靠性
5．2 数字制造系统的可靠性描述
5．3 数字制造系统可靠性的概率分布
5．4 数字制造系统的可靠性分析
参考文献

6 数字制造的网络数控理论与技术
6．1 数控技术发展历程回顾
6．2 基于嵌入式的网络数控系统
6．3 面向服务的网络数控系统
6．4 云数控
参考文献

7 数字制造系统测量误差理论与数据处理
7．1 数字制造系统测量误差的理论基础
7．2 数字制造系统测量误差的基本处理方法
7．3 数字制造系统的测量不确定度
7．4 数字制造系统动态测量误差与数据处理的基本理论和方法
参考文献

8 数字制造资源智能管控
8．1 数字制造资源智能管控的概念、架构
8．2 数字制造资源智能管控模型
8．3 数字制造资源智能管控建模方法
8．4 数字制造资源智能管控系统
参考文献

9 数字制造的关键技术
9．1 数字化设计技术
9．2 数字化工艺技术
9．3 基于嵌入式的数字化控制技术
9．4 数字化加工与3D打印技术
9．5 数字化资源共享技术
9．6 数字化监测技术
参考文献

10 数字制造的前沿与应用前景
10．1 3D打印——世界制造业革命
10．2 面向服务的数字制造
10．3 生物制造与生物机电一体化
10．4 数字制造的新材料科学和技术
10．5 数字制造的极端制造
10．6 数字制造的可持续制造
参考文献

精彩书摘

　　《数字制造的基本理论与关键技术/数字制造科学与技术前沿研究丛书》：
　　（1）数字装备智能化与自动化
　　在很多情况下，中国数字装备的品质与先进水平相比工业发达国家仍有很大差距，高、精、尖产品较少，智能化和性能监控等先进技术应用不多，大型、高速、连续、自动化机械装备的安全运行和可靠性急需加以解决或完善。在产品出口和国际大型工程投标中，装备产品的智能化程度与自动化程度是投标成功与否的一个关键因素。重视数字机电装备的智能化与自动化程度，有助于提高数字装备产品的质量，有助于提高其市场竞争力。
　　嵌入式控制技术与系统可以为数字制造装备和产品提供一个有效的解决途径和办法。嵌入式控制技术不仅可以提高数字制造装备的自动化水平，提升中国数字制造装备自主创新的能力，同时为加快中国数字制造装备的网络化和智能化创造条件，使中国的数字制造产品跃上一个台阶，使每一个数字制造产品通过嵌入式技术都能成为网上的一个节点。
　　……

聚焦未来，智造革新：数字制造的时代脉搏 在科技飞速发展的当下，制造业正经历一场前所未有的深刻变革。从流水线上的机械臂到云端的数据分析，从虚拟仿真到智能工厂，“数字制造”已不再是遥远的愿景，而是驱动全球经济增长、重塑产业格局的核心动力。它以前所未有的深度和广度，将信息技术、自动化技术、先进制造技术与管理技术融为一体，引领着生产方式的智能化、柔性化和高效化。 数字制造，顾名思义，是以数字技术为核心，贯穿产品设计、制造过程、质量控制、生产管理直至产品生命周期全过程的一系列先进理念、方法、技术和系统的总称。它强调的是信息的数字化、处理的智能化、制造的自动化和系统的集成化。在这场变革浪潮中，我们看到的是一个由数据驱动、智能决策、高效执行的全新制造生态。 核心驱动力：理论基石与技术革新 数字制造之所以能实现跨越式发展，离不开其坚实的理论基础和不断涌现的关键技术。 理论基石： 信息物理融合系统（Cyber-Physical Systems, CPS）： 这是数字制造的核心概念之一。CPS将计算、通信和控制紧密结合，使得物理世界的设备、流程和系统能够通过网络连接，实现实时的数据采集、分析和反馈。在数字制造中，CPS允许设备之间进行智能通信，实现协同工作，优化生产流程，并能在出现异常时进行自我诊断和调整。例如，生产线上安装的传感器实时采集机器运行状态、产品位置、环境参数等信息，通过网络传输至中央控制系统，系统基于这些数据进行智能分析，指导机器进行下一步操作，甚至预测潜在故障并提前进行维护。 数字化设计与仿真（Digital Design and Simulation）： 在数字制造中，产品的整个生命周期都离不开数字化的支持。产品设计不再局限于纸面或2D图纸，而是通过三维CAD/CAE/CAM等软件进行高度逼真的数字化建模和仿真。这使得工程师可以在虚拟环境中对产品进行性能评估、应力分析、流体动力学模拟等，极大地缩短了研发周期，降低了原型制作成本，并能提前发现和解决设计缺陷。虚拟装配、工艺路径仿真、人机工程学分析等，都在设计阶段就为后续的制造过程打下了坚实的基础。 数据驱动的决策与优化（Data-Driven Decision Making and Optimization）： 数据是数字制造的“血液”。通过物联网（IoT）技术，大量的生产数据被实时采集、存储和处理。这些数据经过大数据分析和人工智能算法的处理，能够揭示生产过程中的规律、瓶颈和优化机会。例如，通过分析不同生产参数对产品质量的影响，可以找到最佳的工艺参数组合；通过监控设备运行数据，可以预测设备的寿命，制定最优的维护计划，避免非计划停机。 柔性制造与个性化定制（Flexible Manufacturing and Mass Customization）： 传统的批量生产模式正在向更加灵活、能够满足个性化需求的模式转变。数字制造技术使得生产线能够快速切换产品类型、调整生产节拍、甚至实现小批量、多品种的生产。通过数字化的生产计划、资源调度和自动化设备，企业能够以接近批量生产的成本，为客户提供高度定制化的产品，满足日益增长的个性化需求。 网络化协同与智能化管理（Networked Collaboration and Intelligent Management）： 数字制造将企业内部的各个部门，乃至企业之间的供应链、价值链连接起来，形成一个高效协同的网络。通过集成化的管理软件（如ERP、MES、PLM），企业能够实现资源的优化配置、生产过程的透明化管理、信息的实时共享。远程监控、协同设计、供应链协同等，都成为可能，大大提高了企业的运营效率和响应速度。 关键技术： 工业物联网（Industrial Internet of Things, IIoT）： IIoT是连接物理世界和数字世界的桥梁。通过各种传感器、执行器和通信网络，将生产设备、物料、人员等连接起来，实现数据的实时采集、传输和交换。IIoT为数字制造提供了海量的数据基础，使得设备互联互通、信息透明成为现实。 大数据分析与人工智能（Big Data Analytics and Artificial Intelligence, AI）： IIoT产生的数据量巨大，且复杂多样。大数据分析技术能够从海量数据中挖掘出有价值的信息和洞察。AI技术，特别是机器学习和深度学习，能够对这些数据进行智能分析、模式识别、预测建模和决策优化。例如，AI可以用于产品质量的智能检测、生产过程的异常检测与预警、以及生产计划的智能排程。 云计算与边缘计算（Cloud Computing and Edge Computing）： 云计算提供了强大的计算和存储能力，用于处理和分析海量的生产数据。而边缘计算则将计算能力部署在更靠近数据源的设备或网络节点，能够实现更低延迟的实时数据处理和决策，对于需要快速响应的应用场景尤为重要。 数字孪生（Digital Twin）： 数字孪生是物理实体在数字空间的精确映射。通过传感器实时采集物理实体的数据，并在数字空间构建一个动态的、高保真的虚拟模型。这个数字孪生模型能够实时反映物理实体的状态，并可用于模拟、分析、预测和优化。例如，为一台正在运行的数控机床创建一个数字孪生，可以实时监控其运行状态，预测其磨损情况，甚至在虚拟环境中测试新的加工工艺，而无需停机。 增材制造（Additive Manufacturing, AM），即3D打印： 增材制造以其独特的逐层构建方式，能够制造出传统工艺难以实现的复杂结构，支持高度个性化的产品设计和快速原型制造。在数字制造的语境下，3D打印与数字化设计无缝衔接，能够将数字模型直接转化为物理产品，极大地缩短了产品开发周期，并为小批量、定制化生产提供了新的可能。 先进机器人技术（Advanced Robotics）： 机器人技术在数字制造中扮演着至关重要的角色。从工业机器人到协作机器人（Cobots），它们能够承担重复性、危险性或高精度的工作，提高生产效率和产品质量。智能机器人还能够通过传感器感知环境，与人类协同工作，甚至根据生产需求自主调整任务。 虚拟现实/增强现实（Virtual Reality/Augmented Reality, VR/AR）： VR/AR技术为数字制造提供了全新的交互方式。VR可以用于设计评审、虚拟装配、操作人员培训等。AR则可以将虚拟信息叠加到现实世界中，例如，在维修过程中，AR眼镜可以显示设备故障信息、维修步骤指南，指导现场工程师快速准确地完成任务。 影响深远：重塑产业格局与未来展望 数字制造不仅仅是技术的堆砌，它正在深刻地重塑着整个制造业的面貌。 生产效率的飞跃： 通过自动化、智能化和优化的生产流程，数字制造显著提高了生产效率，降低了单位产品的生产成本。 产品质量的提升： 精准的数字化设计、实时的过程监控和智能化的质量检测，使得产品的一致性和可靠性得到大幅提升。 研发周期的缩短： 虚拟仿真和快速原型制造极大地缩短了产品从概念到上市的时间，增强了企业的市场竞争力。 柔性与响应能力增强： 企业能够更快速地响应市场变化和客户需求，实现个性化定制，拓展新的商业模式。 可持续发展的推动： 精确的资源调度和能源管理，减少了生产过程中的浪费，有助于实现绿色制造和可持续发展。 新的就业机会与技能需求： 随着自动化和智能化水平的提高，对操作型工人的需求可能减少，但对高技能人才，如数据科学家、AI工程师、自动化系统工程师、数字孪生专家等的需求将大幅增加，产业人才结构将发生重大调整。 展望未来，数字制造的进程将持续加速。人工智能将更加深入地渗透到生产的各个环节，实现更高级别的自主化和智能化。5G、6G等通信技术的发展将为工业物联网提供更强大的连接能力，实现更低延迟、更高带宽的通信。区块链技术有望在供应链管理和产品溯源方面发挥更大作用。量子计算的出现，也可能为解决复杂的制造优化问题带来突破。 数字制造的浪潮已然来临，它不仅是技术的革新，更是战略的转型。掌握和应用数字制造的核心理论与关键技术，是企业在未来全球竞争中立于不败之地的关键。它预示着一个更加智能、高效、绿色、个性化的制造新时代的到来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容非常扎实，对于我这个已经在这个行业摸爬滚打多年的工程师来说，它提供了一个非常系统和全面的视角来审视数字制造的发展。书中对各种关键技术的深度剖析，无论是从原理上还是应用场景上，都给了我很多启发。我特别欣赏作者在讲解过程中，不仅仅局限于理论的阐述，而是大量引用了实际的工业案例，这些案例的真实性和代表性，让我能够更清晰地理解技术如何落地，以及在不同行业中遇到的挑战和解决方案。此外，书中对未来发展趋势的预测也相当精准，这对于我们制定研发方向和技术路线图非常有帮助。这本书无疑是数字制造领域一本不可多得的参考书，它帮助我巩固了已有的知识，也拓展了我对未来的认知边界。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，更像是一次与前沿科技的对话。我一直对那些改变世界、引领未来的技术充满热情，而数字制造恰恰是当下最热门、最具潜力的领域之一。书中对于人工智能、大数据、物联网等技术在数字制造中的融合应用，进行了深入浅出的讲解。我尤其被书中关于“数字孪生”的概念所吸引，它能够模拟出真实世界的物理实体，并在虚拟空间中进行分析和优化，这种“预演”能力对于提高产品质量、缩短研发周期具有革命性的意义。书中也探讨了如何构建一个高度智能化的制造系统，让生产过程更加柔性化、智能化。这本书让我看到了一个更加高效、智能、绿色的制造业的未来图景，也让我更加期待这项技术在未来的发展和应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的，不仅仅是知识的增长，更是一种思维的转变。我过去对制造的理解，还停留在传统的“流水线”模式，但通过这本书，我认识到数字制造正在颠覆这一切。它强调的是“个性化”、“智能化”和“协同化”，这意味着未来的生产将不再是冰冷的机器重复工作，而是更加人性化、更加灵活的系统。书中关于敏捷制造和分布式制造的探讨，让我看到了制造业摆脱地理限制、更加贴近市场的可能性。同时，书中也触及了一些伦理和社会层面的问题，例如自动化对就业的影响，这让我意识到，在拥抱科技的同时，我们也需要思考如何平衡发展与社会责任。这本书的价值在于，它不仅教授了“做什么”，更引导我思考“为什么”和“如何做得更好”。

评分☆☆☆☆☆

老实说，起初我对“数字制造”这个词汇并没有太明确的概念，总觉得它离我的生活很遥远。然而，当我翻开这本书，它却用一种非常接地气的方式，让我领略到了数字制造的实际应用。书中关于个性化定制的案例分析，让我意识到原来很多我们日常生活中购买的定制化商品，背后都离不开数字制造技术的支持。比如，根据个人脚型定制的鞋子，甚至是个性化设计的医疗器械，这些都让我觉得科技真的离我们如此之近。更让我惊喜的是，书中还探讨了数字制造在环境保护和资源节约方面的潜力，这让我对这项技术有了更深层次的理解，它不仅仅是为了制造更精密的零件，更是为了构建一个更可持续的未来。这本书就像一位循循善诱的老师，不仅传授知识，更引导我去思考科技的意义和价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一感觉就像是打开了一个潘多拉的魔盒，里面充满了各种新奇的设备和令人惊叹的工艺。我一直对制造业充满了好奇，尤其是那些能够赋予普通材料生命、创造出复杂精密零件的“魔法”。这本书恰好满足了我这份好奇心，它并没有直接给我一堆枯燥的公式和晦涩的理论，而是通过生动的例子和图文并茂的方式，将数字制造的魅力展现得淋漓尽致。从3D打印技术如何一步步构建出精美的模型，到机器人手臂如何精确高效地完成组装任务，每一个环节都仿佛在我眼前上演。我尤其对书中关于智能制造的部分印象深刻，它描绘了一个未来工厂的蓝图，机器之间能够协同工作，自主决策，极大地提升了生产效率和产品质量。读完这本书，我仿佛看到了制造业的未来，充满了无限可能，也激发了我深入学习相关知识的强烈愿望。