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新興信息技術環境下的智能工廠運營管理 版權信息
- ISBN：9787030712639
- 條形碼：9787030712639 ; 978-7-03-071263-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
新興信息技術環境下的智能工廠運營管理 本書特色
為推進我國制造企業的智能制造轉型升級提供運營管理理論指導和方法支撐。
新興信息技術環境下的智能工廠運營管理 內容簡介
新興信息技術與傳統制造業融合，催生了引領未來制造發展的智能制造。作為智能制造的載體和根基，智能工廠以實現生產過程數字化、生產要素網絡化和生產決策智能化為基本要義。其運營管理面臨著要素復雜多變、創新知識密集、制造過程不確定、服務價值需求迫切等特點。依托當今蓬勃發展的新興信息技術環境，本書從智能工廠運營管理體系出發，分別從智能工廠的建模理論與方法、基于工業大數據分析的知識發現和知識管理、面向不確定環境的適應性調度與閉環優化、制造服務化模式下的運維服務管理幾個方面，探討智能工廠運營管理理論和方法，并以航空發動機制造為背景加以綜合案例分析，以期為推進我國制造企業的智能制造轉型升級提供運營管理理論指導和方法支撐。
新興信息技術環境下的智能工廠運營管理 目錄
目錄
第1章 新興信息技術環境下的智能工廠概述 1
1.1 新興信息技術的發展 1
1.2 制造模式 5
1.3 智能制造與智能工廠 8
1.4 本章小結 21
參考文獻 21
第2章 高端裝備制造智能工廠運營管理體系 22
2.1 智能工廠運營管理的需求特點 22
2.2 智能工廠運營管理的使能技術 26
2.3 高端裝備制造智能工廠管理體系架構 34
2.4 高端裝備制造智能工廠運營管理的關鍵要素 38
2.5 本章小結 42
參考文獻 42
第3章 面向高端裝備制造智能工廠的建模理論與方法 45
3.1 制造企業與智能工廠建模體系框架分析 45
3.2 基于分形思想的多粒度（多尺度）智能工廠模型體系 58
3.3 互聯環境下的制造服務建模方法及其與智能工廠的融合機制 71
3.4 案例驗證 90
參考文獻 111
第4章 基于工業大數據分析的智能工廠知識管理 115
4.1 概述 115
4.2 基于語義網的大數據治理方法 121
4.3 基于工業大數據的知識發現方法 129
4.4 基于本體的知識建模方法 137
4.5 基于貝葉斯的知識推理方法 142
4.6 案例驗證 147
參考文獻 162
第5章 工業大數據驅動的智能工廠計劃調度與優化 166
5.1 概述 166
5.2 基于場景規劃的多目標魯棒調度方法 175
5.3 基于CPPS的適應性調度方法 182
5.4 基于知識管理的閉環調度優化方法 197
5.5 案例驗證 205
參考文獻 215
第6章 新興信息技術環境下的智能工廠運維服務管理 218
6.1 新興信息技術環境下智能工廠的制造服務化模式 218
6.2 HCPS驅動的智能工廠運行與組織方式 227
6.3 互聯環境下智能工廠服務協同配置、管理與優化方法 238
6.4 案例驗證 255
參考文獻 272
第7章 高端裝備制造智能工廠運營優化驗證 276
7.1 航空發動機智能制造案例背景 276
7.2 面向航空發動機制造的智能工廠運營優化綜合案例 278
7.3 面向航空發動機制造的智能工廠運營優化驗證系統 283
參考文獻 298
附錄 299
第1章 新興信息技術環境下的智能工廠概述 1
1.1 新興信息技術的發展 1
1.2 制造模式 5
1.3 智能制造與智能工廠 8
1.4 本章小結 21
參考文獻 21
第2章 高端裝備制造智能工廠運營管理體系 22
2.1 智能工廠運營管理的需求特點 22
2.2 智能工廠運營管理的使能技術 26
2.3 高端裝備制造智能工廠管理體系架構 34
2.4 高端裝備制造智能工廠運營管理的關鍵要素 38
2.5 本章小結 42
參考文獻 42
第3章 面向高端裝備制造智能工廠的建模理論與方法 45
3.1 制造企業與智能工廠建模體系框架分析 45
3.2 基于分形思想的多粒度（多尺度）智能工廠模型體系 58
3.3 互聯環境下的制造服務建模方法及其與智能工廠的融合機制 71
3.4 案例驗證 90
參考文獻 111
第4章 基于工業大數據分析的智能工廠知識管理 115
4.1 概述 115
4.2 基于語義網的大數據治理方法 121
4.3 基于工業大數據的知識發現方法 129
4.4 基于本體的知識建模方法 137
4.5 基于貝葉斯的知識推理方法 142
4.6 案例驗證 147
參考文獻 162
第5章 工業大數據驅動的智能工廠計劃調度與優化 166
5.1 概述 166
5.2 基于場景規劃的多目標魯棒調度方法 175
5.3 基于CPPS的適應性調度方法 182
5.4 基于知識管理的閉環調度優化方法 197
5.5 案例驗證 205
參考文獻 215
第6章 新興信息技術環境下的智能工廠運維服務管理 218
6.1 新興信息技術環境下智能工廠的制造服務化模式 218
6.2 HCPS驅動的智能工廠運行與組織方式 227
6.3 互聯環境下智能工廠服務協同配置、管理與優化方法 238
6.4 案例驗證 255
參考文獻 272
第7章 高端裝備制造智能工廠運營優化驗證 276
7.1 航空發動機智能制造案例背景 276
7.2 面向航空發動機制造的智能工廠運營優化綜合案例 278
7.3 面向航空發動機制造的智能工廠運營優化驗證系統 283
參考文獻 298
附錄 299
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新興信息技術環境下的智能工廠運營管理 節選
第1章 新興信息技術環境下的智能工廠概述 1.1 新興信息技術的發展 1.1.1 信息經濟的發展 信息技術的出現可以上溯到人類起源之時，當今所說的信息技術則主要從計算機出現之后算起，其發展大致經歷了圖1.1所示的數據處理時代、個人計算機（personal computer）時代、互聯網（Internet）時代、移動互聯網（mobile Internet）時代和智能互聯（connected intelligence）時代等五個階段，每個階段分為啟動、擴散、控制和集成等發展過程。 **階段開始于第二次世界大戰期間，軍事工業發展的需要促使電子技術的研究與開發異常活躍。美國陸軍支持大學研發電子計算機，于1946年誕生了**臺電子計算機；貝爾實驗室于1958年成功研制出集成電路；1971年出現了單片微處理機，之后在美國誕生了超大規模集成電路，電子計算機進入以超大規模集成電路為標志的第四代。其中，1969年美國莫迪康（Modicon）公司誕生了**臺可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC），PLC把智能融入機器和過程自動化，廣泛應用于工業、基礎設施和建筑業。 第二階段技術上的特征源于1981年IBM（International Business Machines Corporation，國際商業機器公司）的**臺桌上型個人計算機的出現與發展，從而使信息處理技術發生了革命性變化，但是處理的范圍還局限于單機，而且所能處理的信息也很簡單，主要是文字和二維圖形。 第三階段技術上的特征是網絡和通信技術的發展使得信息跨地域地迅速流通和共享得以實現（1995年10月Netscape上市，標志著互聯網時代的出現）。在該階段信息主要通過門戶網站、搜索引擎和社區進行單向傳播。隨著各國互聯網的建設，進入了信息化進程的網絡時代，信息處理等能力大大增強，可以處理包括圖形、圖像、聲音等多媒體信息。 第四階段開始于2004年，以Web 2.0為標記，2009年智能手機的出現標志著移動互聯網進入快速發展階段。該階段信息連接方式以Wi-Fi、2G、3G、4G為主，信息傳播主要通過社交網絡平臺、APP（application，應用程序）、自媒體等實現雙向互動。 第五階段開始于2012年美國通用電氣公司（簡稱通用電氣）提出的“工業互聯網”（industrial Internet）概念，隨著2012年美國“再工業化”戰略、2013年德國工業4.0（Industry 4.0）戰略、“中國制造2025”戰略的推出，信息技術的發展進入智能互聯時代。該階段的連接方式主要有移動Wi-Fi和4G等，并以物聯網（internet of things，IoT）、大數據（big data）、云計算（cloud computing）、機器人、智能硬件和人工智能（artificial intelligence，AI）等新興信息技術為手段，以智能設備為中心出發點實現整個網絡世界之間的全方位智能互聯和互動。隨著智能互聯時代的到來，人們能夠很容易地通過各種途徑得到海量的各類信息，但其中有用信息的比例也隨之減小了。信息的智能化技術雖然使得計算機真正成為人類智力的延伸，但是如何有效地利用信息也成了亟待解決的問題。 1.1.2 智能互聯時代 新一輪科技革命，特別是移動互聯網、大數據、人工智能、物聯網、云計算等新興信息技術的普及，帶動了幾乎所有領域發生了以綠色、智能、服務化、網絡化為特征的群體性技術革命。新一代信息技術與制造業深度融合，孕育了智能制造的新理念。 2012年以來，隨著美國“工業互聯網”、德國工業4.0、“中國制造2025”等各國家智能制造戰略的提出，工業社會開始進入以大數據感知、傳輸、分析與應用為基礎的智能互聯時代（圖1.1中信息技術發展的第五階段）。在智能互聯時代，設備與設備、人與設備之間基于物聯網和移動互聯網實現互聯，基于大數據分析預測與人工智能實現智能化，標志著以智能互聯為特征的第四次工業革命的到來（圖1.2）。 智能互聯是以物聯網技術為基礎，以平臺型智能硬件為載體，按照約定的通信協議和數據交互標準，結合云計算、大數據與人工智能應用，在智能終端、人、云端服務之間，進行信息采集、處理、分析、應用的智能化網絡，具有高速移動、大數據分析和挖掘、智能感應與應用的綜合能力，能夠向傳統行業滲透融合，提升傳統行業的服務能力，連接百行百業，進行線上、線下跨界全營銷。智能互聯時代，在結構、業務、商業模式、基本理念上都發生了重大變化，而它產生的影響力遠非傳統互聯網所能想象。 智能互聯顛覆了傳統互聯網，重構了人與人、人與物之間的關系，包括人與服務、服務與服務、人與媒體、虛擬與現實、人與互聯網等生態之間的高度重構，是從產品層面和營銷層面對傳統企業全面的數字化的重構。智能硬件涉及云計算、大數據、傳感器、通信等多個領域，是智能互聯時代的終端入口，可以根據實際的場景與用戶進行智能、場景化的互動，讓智能硬件為生活賦能，成為用戶工作、出行等場景不可或缺的一部分。 利用工業互聯網進行數據傳輸，將物、服務、人、設備等聯網，促進了更多、更有價值的智能應用被開發和推廣。隨著互聯網系統的范圍和規模不斷增大，傳感器從物理世界采集的數據通過網絡可向所有的領域提供有用的信息。基于雙方約定的通信關系或工業數據傳輸標準，移動的物、人、機器可以相互交流。其發展的推動力有兩點：一是利用智能網絡和相關信息建立*優的價值流，二是創造新的商業模型。通過組件、系統和解決方案的邏輯升級，可以創造全新的互操作概念并徹底簡化設計與操作流程。互聯網的廣泛應用帶來了大量的新產品，也改變了很多產品的使用方式，這些改變甚至跨越了領域的界限。 智能互聯不是創造和形成一個新的行業，它一定是滲透到傳統行業中，提升傳統行業的服務和營銷能力，改變傳統行業的推廣和傳播能力，令傳統行業的能力更加強大。 1.1.3 信息技術對制造業的影響 在智能互聯時代，新興信息技術與制造業深度融合，已經開始孕育著一種全新的制造業的理念——智能制造，進而推動新的生產方式、產業形態、商業模式和經濟增長點的形成：①3D（three dimension，三維）打印、移動互聯網、大數據、人工智能、云計算、生物工程、新能源、新材料等領域取得新突破；②基于信息物理系統（cyber physical system，CPS）的智能裝備、智能工廠（smart factory）等智能制造正在引領制造方式變革；③網絡眾包、協同設計、大規模個性化定制、精準供應鏈管理（supply chain management，SCM）、全生命周期管理、電子商務等正在重塑產業價值鏈體系；④可穿戴的智能產品、智能家電、智能汽車等智能終端產品不斷拓展制造業新領域。 在智能制造環境中，產品和制造技術更加復雜，傳統的生產模式、產品模式、商業模式以及價值鏈發生了根本性變革。生產模式（生產組織方式）轉變為運用知識的智能制造模式，新興信息技術環境下的企業擁有著豐富的大數據信息，包括：設備實時運行狀態、運營環境狀態、業務運作狀態、人員狀態、社交網絡數據以及客戶反饋數據等。通過對這些大數據信息的分析和挖掘可以了解問題產生的過程、造成的影響和解決的方式。這些信息被抽象化建模后轉化成知識，再利用知識去認識、解決和避免問題，實現預測性生產與決策，如訂單和成本預測等。這樣，知識成為企業運作的基礎，數據作為產生知識的主要途徑，成為企業的核心資產。產品模式向智能產品與服務系統演變[2]，以智能產品為載體，融合全流程的服務管理和全生命周期的數據管理，為客戶提供硬件、網絡和軟件服務的整體或個性化解決方案，如租賃服務。商業模式向服務型制造演變，可以由制造企業之間分工合作完成制造過程，相互之間提供制造服務，如外包等；也可將制造環節的生產性服務獨立出來，建立以生產性服務為經營核心的企業，在產品生命周期內為制造企業和*終消費者提供服務，如運營、維護服務等。在產品和服務的全球化開發、生產、運營和維護過程中多主體緊密協作，價值鏈從企業為客戶提供產品向提供個性化服務和能力轉變[3]，在提供服務過程中以自組織方式有效整合企業內部、合作伙伴、用戶、領域專家、云平臺服務商、競爭企業等各類服務資源和智慧要素，協同為客戶創造價值。 1.2 制造模式 1.2.1 制造模式概念 制造企業需要不斷增強對消費者和市場做出快速響應的能力，以保持企業在全球的競爭力，這個響應來自三個方面：產品設計、制造系統以及商業模式。 （1）產品設計：根據細分市場，開發具有創新性、客戶可定制的產品和功能（服務）。 （2）制造系統：建立適應性的制造系統，產品的產量和功能能夠快速適應市場需求的變化。 （3）商業模式：應能響應變化莫測的市場和客戶。 制造系統、商業模式和產品結構（來自產品設計）的集成就產生了一種制造模式[4]，每一種新制造模式的驅動力都是市場和社會需求（圖1.3）。社會需求或許來自有更多可供選擇的產品，以滿足個人的品味和喜好，或來自降低產品價格，或來自與環境有關的需求。 每一種制造模式通常由市場行情、社會的新需求以及這些需求的變化來驅動。隨著新的技術使能器（如計算機、新興信息技術等）的引入，并在新型制造系統中應用，新的制造模式成為可能。對應每一種新的制造模式就有一種新型的制造系統被開發出來，并通過一種基于新的技術使能器的應用使其成為可能。例如，柔性制造系統的出現使大規模定制模式成為可能。產品結構也隨著模式的變化而改變。隨著產品種類的進一步擴展，產品結構越來越模塊化。每一種制造模式都有自己的商業模式，來適應制造模式的特性，并滿足制造模式的需要——社會需求或市場需求。 每一種制造模式都重點涉及三個基本要素：①設計，設計產品及其功能以滿足特定的社會需求；②制造，通過能夠快速響應市場需求和基于工藝及制造系統來制造產品；③銷售，向客戶銷售目標明確、有針對性的產品來使企業獲利。每一種制造模式的商業模式都是唯一的，這一商業模式決定著設計—生產—銷售的順序。 1.商業模式 商業模式是在提升消費者產品價值的同時，利用企業的競爭優勢為企業創造經濟價值的一種戰略方法，指企業與企業之間、企業的部門之間，乃至與顧客之間、與渠道之間都存在各種各樣的交易關系和聯結方式。商業模式也就是企業所有資源和經濟關系的有機組合，與企業戰略并稱為企業頂層設計的核心內容。 根據企業生命周期理論，企業會有不同發展階段。無論是互聯網新興企業還是傳統企業，無論是制造企業還是專業服務公司，在開始時必須設計企業的商業模式。小型企業要在創業時期設計好商業模式，中型企業在轉型升級時必須重塑商業模式，大型及巨型企業必須根據多元業務進行不同業務鏈企業的商業模式改造。 2.制造系統 制造系統是人、機器與裝備以及物料流和信息流的一個組合體。國際著名制
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