设计-制造-服务一体化协同技术

作为国内率先系统性地探索和介绍设计-制造-服务一体化协同技术的著作之一，本书主要论述了一种复杂产品生命周期大数据驱动的设计-制造-服务一体化协同的理念、模式、方法、解决方案与实现技术，目的是通过将物联网技术和大数据技术引入到产品生命周期管理过程中，实现生命周期数据的透明增值、产品服务设计的闭环创新、制造执行过程的动态优化、运维服务策略的主动预测，并期望为复杂产品全生命周期业务的一体化协同和智能化管控提供相应的参考和借鉴。

本书是作者在制造业大数据和产品生命周期管理领域研究成果的系列化总结，所涉及内容主要来自作者们自2016年以来的研究成果和课题组博士研究生和硕士研究生的论文。全书共由八章组成。其中，第一章主要概述了制造业大数据、基于大数据的产品生命周期管理、设计-制造-服务一体化协同等技术的研究现状；第二章介绍了设计-制造-服务一体化协同的内涵、体系架构、工作逻辑和关键使能技术等；第三章到第七章则主要对支撑设计-制造-服务一体化协同实现的主要方法与核心技术进行了深入阐述，它们包括产品生命周期大数据获取与增值处理方法、面向设计-制造-服务协同的一体化建模方法、运维数据与知识协同驱动的产品创新设计方法、实时数据驱动的制造过程自适应协同优化方法、基于运维数据的产品主动维修与智能服务方法等；第八章系统地阐述了设计-制造-服务一体化协同技术在数控机床、轨道交通、航空发动机三个行业的应用需求、场景、实例等。

张映锋，男，1979年3月生，博士，研究生，西北工业大学机电学院教授、博士生导师。于2005年获西安交通大学机械工程专业博士学位，香港大学制造系统与工程系博士后。主要围绕“物联制造系统”、“生产调度和物料配送优化管理”、“产品服务系统与绿色制造”和“制造系统智能化”四个方向展开研究。在上述方向主持国家自然科学基金项目2项、国家十二五“863”子课题1项、国家重点实验室开放课题1项、西北工业大学校新人新方向项目1项。相关研究结果在国内外学术期刊与国际会议上发表学术论文50余篇，其中SCI检索15篇，EI索引20余篇，ISTP索引6篇，论文引用总次数200余次，获国家发明专利授权2项。

第1章绪论/1

1.1产品生命周期管理概述/1

1.1.1产品生命周期管理的起源与发展/1

1.1.2产品生命周期管理的核心技术/5

1.2制造业大数据概述/7

1.2.1制造业大数据的概念与特征/7

1.2.2制造业大数据的来源与分类/10

1.2.3制造业大数据与产品生命周期管理/11

1.3基于大数据的产品生命周期管理/12

1.3.1基于大数据的产品创新设计/12

1.3.2基于大数据的制造过程优化/14

1.3.3基于大数据的运维服务优化/15

1.4设计-制造-服务一体化协同技术/17

1.5设计-制造-服务一体化协同技术面临的挑战/18

第2章设计-制造-服务一体化协同体系架构/21

2.1 DMS一体化协同模式的内涵/21

2.1.1 DMS一体化协同模式的相关概念定义/21

2.1.2 DMS一体化协同模式的特点/23

2.1.3 DMS一体化协同模式下的信息交互机制与运作逻辑/27

2.1.4 DMS一体化协同模式下的应用案例分析/31

2.2 PLBD-DMS一体化协同方法概述/35

2.3 PLBD-DMS一体化协同方法的体系架构/36

2.4 PLBD-DMS一体化协同方法的工作逻辑/39

2.5 PLBD-DMS一体化协同方法实施的关键使能技术/41

2.5.1产品生命周期大数据获取与增值处理方法简介/42

2.5.2面向设计制造服务一体化协同的建模方法简介/42

2.5.3运维数据与知识协同驱动的产品创新设计方法简介/43

2.5.4实时数据驱动的制造过程自适应协同优化方法简介/43

2.5.5基于运维数据的产品主动维修与智能运维服务方法简介/44

第3章产品生命周期大数据获取与增值处理方法/45

3.1产品生命周期大数据获取与增值处理总体流程/45

3.2产品生命周期各阶段数据内容与特点分析/47

3.3产品生命周期数据获取方式/49

3.3.1数据的主动获取/50

3.3.2数据的被动获取/51

3.3.3数据的自动获取/52

3.4产品生命周期数据获取架构模型/54

3.5产品生命周期数据增值处理方法/56

3.5.1产品生命周期数据增值处理平台架构/56

3.5.2产品生命周期数据清洗/59

3.5.3产品生命周期数据集成/64

3.5.4产品生命周期数据融合/70

第4章面向设计制造服务一体化协同的建模方法/76

4.1面向设计制造服务一体化协同的建模体系架构/76

4.1.1面向设计制造服务一体化协同的建模方法概述/76

4.1.2面向设计制造服务一体化协同的建模体系架构/77

4.2面向设计制造服务一体化协同的建模总体流程与建模技术/79

4.2.1面向产品设计制造服务一体化协同的建模总体流程/79

4.2.2面向产品设计制造服务一体化协同的建模技术/81

4.3面向设计制造服务一体化协同的建模应用流程/85

4.3.1MBD环境下的产品多尺度本体模型构建/85

4.3.2面向设计制造服务的领域术语本体构建过程/89

4.3.3建立以BOM为核心的信息传递机制/91

4.3.4知识集成管理/93

第5章运维数据与知识协同驱动的产品创新设计方法/101

5.1运维数据与知识协同驱动的产品创新设计特点及总体流程/101

5.1.1运维数据与知识协同驱动的产品创新设计特点/101

5.1.2运维数据与知识协同驱动的产品创新设计总体流程/103

5.2用户需求识别与优先级确定技术/105

5.2.1用户需求分析与识别/105

5.2.2用户需求重要度确定与排序/113

5.2.3工程技术特性分析与优先级确定/119

5.3产品质量特性分析与控制技术/129

5.3.1元动作与元动作单元/129

5.3.2产品质量特性分析技术/130

5.3.3产品质量特性控制技术/132

5.4基于配置推理的产品方案设计/133

5.5基于关联模型的产品详细设计/135

第6章实时数据驱动的制造过程自适应协同优化方法/139

6.1实时数据驱动的制造过程自适应协同优化特点及总体流程/139

6.1.1实时数据驱动的制造过程自适应协同优化特点/139

6.1.2实时数据驱动的制造过程自适应协同优化总体流程/140

6.2底层物理制造资源的智能化建模/141

6.2.1基于工业物联网的制造资源实时信息主动感知与集成/142

6.2.2实时数据驱动的制造资源服务化封装/144

6.2.3实时数据驱动的制造资源云端化接入/150

6.3基于大数据的制造过程性能分析与诊断/152

6.3.1事件驱动的制造系统关键性能主动感知/152

6.3.2基于决策树的制造系统关键性能异常识别/160

6.3.3基于模糊贝叶斯网络的制造系统异常原因诊断/163

6.4基于大数据的制造过程自适应协同优化方法/167

6.4.1增广拉格朗日协同优化方法/167

6.4.2目标层解自适应协同优化方法/172

第7章基于运维数据的产品主动维修与智能运维服务方法/178

7.1基于运维数据的产品主动维修与智能运维服务特点及总体流程/178

7.1.1基于运维数据的产品主动维修与智能运维服务特点/178

7.1.2基于运维数据的产品主动维修与智能运维服务总体流程/179

7.2基于运维数据的产品性能退化状态识别方法/181

7.2.1产品性能退化特征提取方法/181

7.2.2产品性能退化建模/189

7.3基于剩余有效寿命预测的复杂产品预防性维修模型/191

7.3.1产品组部件剩余有效寿命预测/192

7.3.2基于剩余有效寿命的产品预防性维修建模/196

7.4产品预防性维修模型求解及维修策略优化/198

7.4.1产品预防性维修模型求解/198

7.4.2产品预防性维修实时优化策略/201

第8章DMS一体化协同技术行业应用/207

8.1机床制造行业DMS一体化协同技术应用/207

8.1.1机床制造行业DMS一体化协同技术应用需求分析/207

8.1.2机床制造行业DMS一体化协同技术典型应用场景/210

8.1.3机床制造行业DMS一体化协同技术应用方案/215

8.1.4机床制造行业DMS一体化协同技术应用实例/219

8.1.5机床制造行业DMS一体化协同技术应用趋势分析与展望/226

8.2轨道交通行业DMS一体化协同技术应用/227

8.2.1轨道交通行业DMS一体化协同技术应用需求分析/227

8.2.2轨道交通行业DMS一体化协同技术典型应用场景/229

8.2.3轨道交通行业DMS一体化协同技术应用方案/237

8.2.4轨道交通行业DMS一体化协同技术应用实例/242

8.2.5轨道交通行业DMS一体化协同技术应用趋势分析与展望/258

8.3航空发动机行业DMS一体化协同技术应用/259

8.3.1航空发动机行业DMS一体化协同技术应用需求分析/259

8.3.2航空发动机行业DMS一体化协同技术典型应用场景/261

8.3.3航空发动机行业DMS一体化协同技术应用方案/273

8.3.4航空发动机行业DMS一体化协同技术应用实例/275

8.3.5航空发动机行业DMS一体化协同技术趋势分析与展望/284

参考文献/286

装　　帧：精装

开　　本：16开

纸　　张：胶版纸