目錄
第一篇 制造物聯(lián)技術(shù)概論
第1章 制造物聯(lián)概述 1
1.1 制造物聯(lián)技術(shù)的理論基礎(chǔ)：物聯(lián)網(wǎng) 1
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念 1
1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的特點 2
1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 3
1.1.4 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 4
1.2 制造物聯(lián)技術(shù)的內(nèi)涵 6
1.2.1 制造物聯(lián)的概念 6
1.2.2 制造物聯(lián)的特點 7
1.3 制造物聯(lián)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 8
1.3.1 應(yīng)用研究發(fā)展現(xiàn)狀 8
1.3.2 理論研究發(fā)展現(xiàn)狀 10
思考題 11
第2章 離散制造業(yè)與制造物聯(lián)技術(shù) 12
2.1 離散制造業(yè)的特點 12
2.2 離散制造業(yè)的生產(chǎn)模式 13
2.3 制造業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合的必要性 16
2.4 制造物聯(lián)技術(shù)的需求分析 18
思考題 19
第3章 制造物聯(lián)技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu) 20
3.1 制造物聯(lián)的體系結(jié)構(gòu) 20
3.2 制造物聯(lián)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲 22
3.3 基于制造物聯(lián)的智能感知車間 22
3.3.1 車間智能感知環(huán)境構(gòu)建 22
3.3.2 車間全息地圖 25
3.3.3 制造物聯(lián)環(huán)境下的智能感知邏輯 27
3.4 制造物聯(lián)數(shù)據(jù)管理 29
3.4.1 制造物聯(lián)的數(shù)據(jù)運行模式 29
3.4.2 制造物聯(lián)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)建模 30
3.5 基于制造物聯(lián)的生產(chǎn)管控模式 32
思考題 33
第二篇 制造物聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)
第4章 自動識別技術(shù) 34
4.1 制造業(yè)常用的自動識別技術(shù) 34
4.2 制造物聯(lián)數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 35
4.2.1 制造物聯(lián)網(wǎng)編碼概述 36
4.2.2 制造物聯(lián)網(wǎng)編碼規(guī)則 37
4.3 基于RFID的自動識別技術(shù) 38
4.3.1 RFID的基本原理及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 38
4.3.2 RFID應(yīng)用過程中的常見問題 39
4.3.3 RFID在制造業(yè)中的應(yīng)用實施 42
思考題 43
第5章 面向離散制造業(yè)的RFID中間件技術(shù) 44
5.1 RFID中間件概述 44
5.1.1 中間件的概念與特點 44
5.1.2 RFID中間件的定義與目標 45
5.1.3 RFID中間件的發(fā)展現(xiàn)狀 46
5.2 面向離散制造業(yè)的RFID中間件的結(jié)構(gòu) 49
5.2.1 面向離散制造業(yè)的RFID中間件的系統(tǒng)框架 49
5.2.2 面向離散制造業(yè)的RFID中間件的功能模塊 51
5.3 RFID中間件-硬件集成技術(shù) 54
5.3.1 RFID硬件設(shè)備集成體系 54
5.3.2 RFID設(shè)備接入與監(jiān)控技術(shù) 56
5.4 RFID中間件-信息系統(tǒng)集成技術(shù) 56
思考題 58
第6章 面向制造業(yè)的無線傳感網(wǎng)技術(shù) 59
6.1 無線傳感網(wǎng)技術(shù)概述 59
6.1.1 WSN的基本概念 60
6.1.2 WSN的研究現(xiàn)狀 60
6.1.3 WSN的結(jié)構(gòu) 61
6.1.4 WSN的關(guān)鍵技術(shù) 64
6.2 WSN在制造業(yè)中的應(yīng)用分析 68
6.2.1 制造企業(yè)對WSN的需求分析 68
6.2.2 WSN應(yīng)用于車間生產(chǎn)現(xiàn)場的優(yōu)勢 70
6.2.3 WSN在制造業(yè)中的應(yīng)用框架 70
6.2.4 WSN應(yīng)用技術(shù)載體的選擇 73
思考題 75
第7章 實時定位技術(shù) 76
7.1 實時定位技術(shù)概述 76
7.1.1 實時定位系統(tǒng)的定義 76
7.1.2 實時定位系統(tǒng)的特點 77
7.1.3 實時定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀 78
7.1.4 實時定位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 82
7.2 實時定位技術(shù)常用的定位方法 83
7.2.1 參數(shù)化定位方法 83
7.2.2 非參數(shù)化定位方法 86
7.2.3 實時定位準確度評估標準 90
7.3 制造業(yè)與實時定位技術(shù) 90
7.3.1 離散制造車間實時定位系統(tǒng)需求分析 91
7.3.2 離散制造車間應(yīng)用實時定位系統(tǒng)的意義 92
思考題 93
第8章 多源制造數(shù)據(jù)實時采集與傳輸技術(shù) 94
8.1 多源制造數(shù)據(jù)實時采集與傳輸技術(shù)概述 94
8.1.1 多源制造數(shù)據(jù)采集與傳輸需求分析 94
8.1.2 多源制造數(shù)據(jù)實時采集與傳輸架構(gòu) 95
8.2 多源制造數(shù)據(jù)采集與實時融合方法 96
8.2.1 離散制造車間數(shù)據(jù)采集方法 96
8.2.2 普通傳感器測量數(shù)據(jù)實時融合方法 98
8.2.3 RFID和UWB感知數(shù)據(jù)實時融合方法 101
8.3 OPC UA的多源制造車間數(shù)據(jù)實時傳輸 103
8.3.1 OPC UA數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 103
8.3.2 基于OPC UA的車間設(shè)備信息模型 104
8.3.3 基于OPC UA的協(xié)議轉(zhuǎn)換方法 106
思考題 110
第9章 制造大數(shù)據(jù)建模與存儲技術(shù) 111
9.1 制造大數(shù)據(jù)概述 111
9.2 基于本體的離散制造車間大數(shù)據(jù)統(tǒng)一描述 112
9.2.1 基于本體的制造大數(shù)據(jù)建模流程 112
9.2.2 制造大數(shù)據(jù)本體模型構(gòu)建 113
9.3 基于混合策略的制造大數(shù)據(jù)分布式存儲 119
9.3.1 制造大數(shù)據(jù)分布式存儲框架 119
9.3.2 制造大數(shù)據(jù)分布式存儲策略 120
9.3.3 數(shù)據(jù)遷移策略 123
9.4 基于元數(shù)據(jù)的制造大數(shù)據(jù)統(tǒng)一訪問 124
9.4.1 多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一訪問 124
9.4.2 基于XML的元數(shù)據(jù)設(shè)計 125
思考題 127
第10章 制造大數(shù)據(jù)分析技術(shù) 128
10.1 制造大數(shù)據(jù)分析技術(shù)體系架構(gòu) 128
10.2 基于有監(jiān)督學(xué)習(xí)的制造大數(shù)據(jù)分析 129
10.2.1 有監(jiān)督學(xué)習(xí)概述 129
10.2.2 基于有監(jiān)督學(xué)習(xí)的制造大數(shù)據(jù)分析常用方法 130
10.3 基于無監(jiān)督學(xué)習(xí)的制造大數(shù)據(jù)分析 137
10.3.1 無監(jiān)督學(xué)習(xí)概述 137
10.3.2 基于無監(jiān)督學(xué)習(xí)的制造大數(shù)據(jù)分析常用方法 138
思考題 143
第11章 制造物聯(lián)安全技術(shù) 144
11.1 制造業(yè)的安全要求 144
11.2 物聯(lián)網(wǎng)安全特征與面臨的安全威脅 145
11.3 安全密鑰管理機制 148
11.4 密碼算法原理 149
11.4.1 DES算法原理 149
11.4.2 3DES算法原理 150
11.4.3 AES算法原理 151
11.4.4 IDEA算法原理 154
11.4.5 RC2算法原理 156
11.4.6 認證與訪問控制 158
11.5 入侵檢測與容侵容錯技術(shù) 159
思考題 159
第三篇 制造物聯(lián)技術(shù)應(yīng)用實例
第12章 基于制造物聯(lián)的離散車間生產(chǎn)異常監(jiān)測 160
12.1 基于制造物聯(lián)的離散車間生產(chǎn)異常監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu) 160
12.2 離散制造過程事件定義 162
12.3 基于復(fù)雜事件處理的生產(chǎn)異常檢測方法 164
12.3.1 離散制造過程復(fù)雜事件處理 164
12.3.2 制造物聯(lián)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法 166
12.3.3 基于復(fù)雜事件處理的異常事件檢測 169
12.4 基于制造物聯(lián)的離散車間生產(chǎn)異常監(jiān)測系統(tǒng)搭建 173
12.4.1 系統(tǒng)設(shè)計 174
12.4.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn) 176
思考題 180
第13章 基于RFID的離散制造車間實時定位 181
13.1 離散制造車間RFID實時定位方法 181
13.1.1 定位對象分析 181
13.1.2 RFID設(shè)備部署與車間規(guī)劃 182
13.1.3 初始定位原理 183
13.1.4 定位方法 184
13.2 基于實時定位的生產(chǎn)任務(wù)與信息推送 184
13.2.1 生產(chǎn)任務(wù)與信息推送需求分析 184
13.2.2 生產(chǎn)任務(wù)與信息推送模型 185
13.2.3 匹配過程的實現(xiàn) 186
13.3 離散制造車間實時定位系統(tǒng) 187
13.3.1 離散制造車間實時定位系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境 188
13.3.2 離散制造車間實時定位系統(tǒng)的實現(xiàn) 189
思考題 191
第14章 制造大數(shù)據(jù)驅(qū)動的訂單剩余完工時間預(yù)測 192
14.1 基于DBN-DNN的訂單剩余完工時間預(yù)測 192
14.1.1 訂單剩余完工時間預(yù)測模型設(shè)計 192
14.1.2 基于DBN-DNN的訂單剩余完工時間預(yù)測模型 193
14.2 大數(shù)據(jù)驅(qū)動的訂單剩余完工時間預(yù)測系統(tǒng)搭建 196
14.2.1 系統(tǒng)設(shè)計 196
14.2.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn) 199
14.2.3 應(yīng)用驗證分析 202
思考題 203
第15章 基于制造物聯(lián)的車間物流動態(tài)優(yōu)化 204
15.1 制造物聯(lián)驅(qū)動的車間物流優(yōu)化問題描述 204
15.2 車間物流動態(tài)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 205
15.2.1 生產(chǎn)過程中的不確定性分析 205
15.2.2 車間物流動態(tài)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立 206
15.3 制造物聯(lián)驅(qū)動的車間物流動態(tài)優(yōu)化求解 208
15.3.1 基于改進ACO的初始全局規(guī)劃 209
15.3.2 基于制造物聯(lián)的實時局部調(diào)整 211
15.4 基于制造物聯(lián)的車間物流動態(tài)優(yōu)化方法應(yīng)用驗證 211
15.4.1 初始數(shù)據(jù)與算法參數(shù) 211
15.4.2 應(yīng)用驗證結(jié)果 213
思考題 215
第16章 制造物聯(lián)環(huán)境下考慮能耗的生產(chǎn)過程優(yōu)化 216
16.1 考慮能耗的生產(chǎn)過程動態(tài)優(yōu)化問題描述 216
16.2 基于深度強化學(xué)習(xí)的生產(chǎn)過程動態(tài)優(yōu)化 217
16.2.1 基于SAC的生產(chǎn)過程動態(tài)優(yōu)化方法架構(gòu) 217
16.2.2 考慮節(jié)能的生產(chǎn)過程動態(tài)優(yōu)化“三要素”定義 218
16.2.3 基于SAC的生產(chǎn)過程動態(tài)優(yōu)化 221
16.3 基于深度強化學(xué)習(xí)的生產(chǎn)過程動態(tài)優(yōu)化方法應(yīng)用驗證 224
思考題 227
參考文獻 228