制造信息學(xué)

前言3 參考文獻(xiàn)6
第1篇制造信息學(xué)的工程背景 1緒論3
2制造與信息9 2.1制造物質(zhì)活動(dòng)10 2．2制造信息活動(dòng)12 2．3制造控制活動(dòng)14 2．4制造活動(dòng)的信息特征和制造信息學(xué)15 參考文獻(xiàn)18
3制造工程中的信息技術(shù)19 3．1NC/CNC/DNC技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人技術(shù)19 3．2FMC/FMS技術(shù)20 3．3CAD/CAPP/CAM/CAE技術(shù)20 3．4面向制造的設(shè)計(jì)的信息特點(diǎn)22 3．5產(chǎn)品信息交換規(guī)范化技術(shù)的研究開發(fā)及其應(yīng)用23 3．6管理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫24 3．7制造資源計(jì)劃——MRPII24 3．8集成制造和制造信息集成25 3．9產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的信息特點(diǎn)26 3．10網(wǎng)絡(luò)化制造的信息特點(diǎn)27 參考文獻(xiàn)29 4工程信息論方法用于制造信息研究30 4．1工程信息論在機(jī)械制造工程中的應(yīng)用研究31 4．1．1產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息的量化31 4．1．2工藝設(shè)計(jì)信息的量化33 4．2公理化設(shè)計(jì)中的信息公理35 參考文獻(xiàn)36
第2篇制造信息學(xué)的工程科學(xué)基礎(chǔ) 5制造信息的本質(zhì)和屬性41 5．1制造信息的本質(zhì)41 5．1．1制造信息的表述43 5．1．2制造信息是物質(zhì)的基本屬性44 5．1．3制造信息不等同于意識(shí)44 5．1．4制造信息難以有統(tǒng)一的量化標(biāo)準(zhǔn)44 5．1．5制造信息的支配性作用44 5．1．6實(shí)現(xiàn)制造信息支配性作用的中間環(huán)節(jié)46 5．1．7制造信息內(nèi)容的不變與可變性47 5．1．8制造信息的產(chǎn)出48 5．1．9制造信息的流通和不流通48 5．1．10制造信息的可處理、可干擾性和傳遞遞減49 5．1．11制造信息的累積和重復(fù)50 5．1．12制造信息的復(fù)制和復(fù)制遞減51 5．1．13制造信息的時(shí)效性51 5．1．14制造信息的創(chuàng)新52 5．1．15信息、結(jié)構(gòu)和組織52 5．1．16信息與控制在時(shí)間軸上的不對(duì)稱性53 5．2制造信息的屬性53 5．2．1制造信息的時(shí)空屬性53 5．2．2制造是信息驅(qū)動(dòng)的54 5．2．3制造信息是取之不盡的資源54 5．2．4制造信息是創(chuàng)造價(jià)值的源泉54 5．2．5制造信息是制造決策的依據(jù)和產(chǎn)出55 5．2．6供決策用的制造信息要適量55 5．2．7制造信息投入可能不受收益遞減原則的約束56 5．2．8重要的是制造信息/資本轉(zhuǎn)化機(jī)制56 5．2．9制造信息使制造企業(yè)進(jìn)化加快56 5．2．10制造信息的復(fù)雜性56 5．2．11制造信息的物化和轉(zhuǎn)化57 5．2．12制造信息的預(yù)置及其可重構(gòu)57 5．2．13制造技能信息59 5．3制造信息的類型61 參考文獻(xiàn)62
6制造信息的全面質(zhì)量管理64 6．1制造信息的用途和制造信息的質(zhì)量66 6．2制造信息的質(zhì)量變量及其評(píng)估69 6．2．1制造信息本體的質(zhì)量變量組70 6．2．2涉及用戶目的和能力的制造信息質(zhì)量變量70 6．2．3涉及信息運(yùn)作環(huán)境的制造信息質(zhì)量變量71 6．3制造決策質(zhì)量和決策變量的質(zhì)量73 6．4制造信息質(zhì)量的現(xiàn)狀和重要性74 6．5制造信息的全面質(zhì)量管理76 6．5．1特點(diǎn)76 6．5．2實(shí)施步驟77 6．5．3準(zhǔn)備工作78 6．6高質(zhì)量決策的信息條件79 6．7提高制造信息質(zhì)量是改善企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵80 參考文獻(xiàn)80
7制造的信息原理82 7．1制造活動(dòng)、系統(tǒng)與制造信息模型82 7．2制造信息和制造信息庫86 7．2．1制造信息庫86 7．2．2制造信息本身的特點(diǎn)87 7．2．3制造信息庫的建立88 7．2．4基于語義的制造信息的檢索89 7．2．5制造信息包的智能化90 7．3制造活動(dòng)的信息性90 7．4制造系統(tǒng)的本體和主體二重屬性91 7．5符號(hào)化制造信息的復(fù)制守恒性92 7．5．1任二SMIS的交集S193 7．5．2任二SMIS的對(duì)稱差集S293 7．5．3任二SMIS的并集S393 7．6制造信息量的創(chuàng)新增長(zhǎng)94 7．7高質(zhì)量制造決策的信息最大/最小性95 7．8制造信息的可獲取性98 7．8．1線性定常動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)代數(shù)模型的可觀測(cè)性98 7．8．2對(duì)象幾何模型的可觀測(cè)性100 7．8．3基于效益的制造信息的可獲取性101 7．9制造信息的有效傳遞102 7．10制造信息的合理取、送105 7．11制造信息的轉(zhuǎn)換106 7．12制造信息的交互107 7．13制造信息的時(shí)間不對(duì)稱性109 7．13．1對(duì)過去事件作出補(bǔ)救109 7．13．2對(duì)未來信息作出推斷110 7．14制造信息的評(píng)價(jià)111 7．15制造信息的守恒、不變和過載問題112 7．16制造目標(biāo)信息的他組織和自組織112 7．16．1動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)輸出目標(biāo)信息的他定和自定112 7．16．2制造目標(biāo)信息的他組織和自組織113 參考文獻(xiàn)114
8制造信息的度量115 8．1概率是客觀的還是主觀的116 8．1．1概率的大數(shù)定律116 8．1．2古典概型117 8．1．3幾何概率117 8．1．4概率的主觀觀點(diǎn)118 8．2信息論中信息的熵量度量119 8．2．1信息度量的數(shù)學(xué)表達(dá)式119 8．2．2用于信息度量的熵的基本性質(zhì)122 8．3制造信息與信念124 8．4信念及其變化的表示125 8．4．1信念及其變化的貝葉斯公式表示126 8．4．2信念及其變化的自反似然比表示127 8．5信念及其變化表示的應(yīng)用130 8．5．1外供配套件質(zhì)量保證中的信念及其變化130 8．5．2生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)預(yù)報(bào)中的信念及其變化133 8．6基于信念及其變化表示的制造信息度量135 8．6．1基于貝葉斯公式表示信念的制造信息度量135 8．6．2基于自反似然比的表示信念的制造信息度量137 8．7基于證據(jù)和基于不確定證據(jù)的不確定推理的 制造信息度量138 8．7．1根據(jù)證據(jù)對(duì)假設(shè)的支持度量制造信息138 8．7．2基于確信因子的制造信息度量139 8．7．3基于不確定證據(jù)的不確定推理的制造信息度量139 8．8討論140 參考文獻(xiàn)140
9制造信息的物化141 9．1物化變換的信息特點(diǎn)和要求142 9．2物化變換中的信息與控制144 9．3物化變換與干擾145 9．4物化制造信息的預(yù)置和重構(gòu)146 9．4．1預(yù)置制造信息的可重復(fù)利用方式148 9．4．2預(yù)置制造信息的形式148 9．4．3預(yù)置制造信息的可重構(gòu)性和平均利用率149 9．4．4預(yù)置制造信息重構(gòu)后狀態(tài)正常的可判斷性153 9．5制造信息模型的預(yù)置155 9．6物化制造信息的實(shí)置156 9．7機(jī)械加工物化轉(zhuǎn)換中的幾何誤差補(bǔ)償157 9．7．1問題的提出157 9．7．2幾何系統(tǒng)誤差的表示158 9．7．3幾何系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償159 9．8物化制造信息的后置161 參考文獻(xiàn)162
10制造信息的自組織163 10．1制造目標(biāo)的確定和組織達(dá)標(biāo)164 10．2機(jī)械加工精度目標(biāo)信息的他確定164 10．3機(jī)械加工精度目標(biāo)信息的他組織物化達(dá)標(biāo)165 10．3．1開環(huán)精度目標(biāo)信息傳遞165 10．3．2閉環(huán)精度目標(biāo)信息傳遞167 10．4機(jī)械加工精度目標(biāo)信息的自確定和自組織 物化達(dá)標(biāo)原理167 10．4．1機(jī)械加工精度目標(biāo)信息的自確定和 自組織物化達(dá)標(biāo)168 10．4．2機(jī)械加工精度目標(biāo)信息的自組織 物化達(dá)標(biāo)原理168 10．5機(jī)械加工精度目標(biāo)信息自組織物化達(dá)標(biāo)原理 及其應(yīng)用172 10．5．1基準(zhǔn)平板平面目標(biāo)精度的自組織物化達(dá)標(biāo)172 10．5．2精密多齒分度臺(tái)分度目標(biāo)精度的 自組織物化達(dá)標(biāo)174 10．6結(jié)論182 參考文獻(xiàn)182
11制造信息差184 11．1DMI的分類編碼185 11．2DMI的典型產(chǎn)因187 11．2．1在不同環(huán)境里，同一對(duì)象產(chǎn)生111型 DMI的原因187 11．2．2在不同和同一環(huán)境里，同一對(duì)象產(chǎn)生 112型DMI的原因188 11．3DMI模型的建立188 11．4DMI模型的應(yīng)用191 11．4．1用于產(chǎn)品系列性能評(píng)估的DMI模型191 11．4．2用于產(chǎn)品系列市場(chǎng)表現(xiàn)評(píng)估的 DMI模型192 11．5制造系統(tǒng)中的時(shí)、空制造信息差193 11．5．1空間制造信息差193 11．5．2時(shí)間制造信息差194 11．6制造信息的時(shí)間遞減性、流動(dòng)遞減性和復(fù)制遞減性194 11．6．1駐定制造信息的時(shí)間遞減性194 11．6．2流動(dòng)制造信息的流動(dòng)遞減性194 11．6．3制造信息的復(fù)制遞減性195 11．7制造系統(tǒng)有效運(yùn)作的信息條件195 11．8市場(chǎng)上的時(shí)、空DMI196 11．8．1供、供之間市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的DMI198 11．8．2供、需之間信息不對(duì)稱時(shí)的市場(chǎng)行為199 11．9討論202 參考文獻(xiàn)202
12制造系統(tǒng)與信息204 12．1制造系統(tǒng)的信息與控制聯(lián)系模式及其非同構(gòu)性204 12．2制造系統(tǒng)組元間的信控聯(lián)系方式206 12．3制造系統(tǒng)信控聯(lián)系模式的“關(guān)系”表述和傳遞 閉包運(yùn)算應(yīng)用207 12．3．1制造系統(tǒng)的信控“關(guān)系”207 12．3．2關(guān)系的矩陣表示及其合成運(yùn)算208 12．3．3關(guān)系的幾個(gè)性質(zhì)210 12．3．4關(guān)系的閉包運(yùn)算及傳遞閉包運(yùn)算應(yīng)用211 12．4制造系統(tǒng)信控聯(lián)系建模和評(píng)估213 12．5制造系統(tǒng)信控關(guān)系和聯(lián)系的合理性評(píng)估215 12．5．1根據(jù)“關(guān)系”傳遞閉包矩陣評(píng)估系統(tǒng)信控 關(guān)系的合理性215 12．5．2根據(jù)信控聯(lián)系狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)信控 聯(lián)系的合理性215 12．6制造系統(tǒng)信控關(guān)系和聯(lián)系合理性評(píng)估的應(yīng)用216 12．6．1案例1216 12．6．2案例2218 12.6.3案例3219 12．7討論223 參考文獻(xiàn)223
13制造技能信息224 13．1制造技能和制造技能信息224 13.2制造技能系統(tǒng)中的人225 13．2．1人的作業(yè)特點(diǎn)226 13．2．2制造技能作業(yè)方式的合理安排227 13．2．3制造技能作業(yè)必須安全228 13.2.4和制造技能有關(guān)的一些人體數(shù)據(jù)229 13.3制造技能信息的表述和傳遞230 13.4制造技能傳遞過程中的學(xué)習(xí)、演練與實(shí)施233 13．4．1制造技能傳遞的學(xué)習(xí)子過程234 13．4．2制造技能傳遞的演練子過程235 13．4．3制造技能傳遞的實(shí)施子過程235 13.5制造技能水平的評(píng)估236 13．5．1制造技能單項(xiàng)技能動(dòng)作——視動(dòng)響應(yīng) 水平評(píng)估236 13．5．2制造技能單項(xiàng)技能動(dòng)作——單軸階躍位移 響應(yīng)水平評(píng)估238 13．5．3制造技能單項(xiàng)技能動(dòng)作——單軸斜升位移 響應(yīng)水平評(píng)估239 13．5．4制造技能單項(xiàng)技能動(dòng)作——雙軸位移跟蹤 響應(yīng)水平評(píng)估240 13．5．5制造技能水平的綜合評(píng)估241 13.6典型制造技能242 13．6．1單元制造技能242 13．6．2復(fù)合制造技能244 13．6．3合作型制造技能246 13.7計(jì)算機(jī)輔助制造技能247 13．7．1信息型CAMS247 13．7．2作業(yè)型CAMS250 13.8有源機(jī)具輔助制造技能250 參考文獻(xiàn)251
14制造信息的合成253 14．1開環(huán)、閉環(huán)和復(fù)合制造決策系統(tǒng)254 14．2信念、似然度和未知度256 14．2．1元命題和元命題集合256 14．2．2命題框架和命題框架元素的基本概率賦值257 14．2．3信念、似然度和未知度258 14．3信念的合成259 14．4組成命題框架元素集合及其基本概率賦值集合的合成260 14．4．1無需歸一處理的組成命題框架元素集合 及其基本概率賦值集合的合成261 14．4．2需要?dú)w一處理的組成命題框架元素集合 及其基本概率賦值集合的合成262 14．5閉環(huán)制造決策過程中的決策效果信息262 14．6組成命題框架元素集合及其基本概率賦值集合 合成的案例263 14．6．1無需歸一處理的合成計(jì)算263 14．6．2需要?dú)w一處理的合成計(jì)算267 14．7多個(gè)信念的合成269 14．8基于多種不確定證據(jù)的不確定推理的制造信息度量269 14．9討論270 參考文獻(xiàn)271
第3篇制造信息學(xué)的工程應(yīng)用 15信息驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化制造275 15．1數(shù)字化制造時(shí)代和制造信息學(xué)275 15．2數(shù)字化制造的幾個(gè)信息特點(diǎn)277 15．3數(shù)字化制造中的幾個(gè)信息問題278 15．4積極推動(dòng)數(shù)字化制造在我國(guó)的發(fā)展281 參考文獻(xiàn)282
16數(shù)字化制造是先進(jìn)制造技術(shù)的核心技術(shù)283 16．1數(shù)字化時(shí)代、數(shù)字化工程、數(shù)字化技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)284 16．2制造領(lǐng)域過去20年的回顧284 16．3世紀(jì)之交制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)286 16．4數(shù)字化制造技術(shù)和制造業(yè)的振興287 16．5數(shù)字化制造學(xué)科的展望289 參考文獻(xiàn)291
17網(wǎng)絡(luò)化制造與制造信息293 17．1網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用293 17．2網(wǎng)絡(luò)化的制造技術(shù)294 17．2．1商務(wù)領(lǐng)域295 17．2．2設(shè)計(jì)領(lǐng)域296 17．2．3加工制造領(lǐng)域296 17．2．4制造模式297 17．3基于網(wǎng)絡(luò)的車削工藝參數(shù)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)297 17．4利用網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)企業(yè)合作298 17．5基于網(wǎng)絡(luò)的分布式工藝裝備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)300 17．6基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控裝置遠(yuǎn)程控制300 17．7萬維網(wǎng)的分布對(duì)象技術(shù)及其應(yīng)用301 17．8討論302 參考文獻(xiàn)302
18制造信息學(xué)方法在產(chǎn)品創(chuàng)新中的應(yīng)用304 18．1制造信息和制造信息活動(dòng)304 18．2支持產(chǎn)品創(chuàng)新的幾個(gè)制造信息屬性305 18．3創(chuàng)新制造信息的分類306 18．4將制造活動(dòng)視為隨機(jī)活動(dòng)307 18．5制造信息學(xué)方法及其在絕對(duì)零光柵產(chǎn)品創(chuàng)新中的應(yīng)用309 18．5．1絕對(duì)零位指示309 18．5．2絕對(duì)零位光柵線紋模式的制造信息學(xué) 方法設(shè)計(jì)309 18．5．3設(shè)計(jì)結(jié)果的有效性證明311 18．5．4制造信息學(xué)方法設(shè)計(jì)的絕對(duì)零位光柵的 指零特性312 18．6討論313 參考文獻(xiàn)313
19制造信息學(xué)方法輔助制造裝備概念設(shè)計(jì)315 19．1裝配作業(yè)和壓力配合插入裝配作業(yè)315 19．2多目標(biāo)決策表達(dá)式和任務(wù)的表述框架317 19．2．1多目標(biāo)決策問題的表達(dá)式317 19．2．2任務(wù)的表述框架318 19．3基于同一任務(wù)表述框架的功能具備和約束具備 信息的產(chǎn)生321 19．4方案選擇的匹配和決策322 19．5匹配和決策方法在概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用323 19．5．1需求FR和CR323 19．5．2三個(gè)可供選擇的方案323 19．5．3三個(gè)可供選擇的方案的表述324 19．5．4匹配和決策326 19．6樣機(jī)建造和試驗(yàn)327 19．6．1樣機(jī)建造327 19．6．2樣機(jī)試驗(yàn)330 19．7討論330 參考文獻(xiàn)330
20發(fā)揮制造信息效用，提高企業(yè)信息能力332 20．1制造業(yè)界對(duì)制造信息的關(guān)注332 20．2根據(jù)效用劃分制造信息的類型334 20．2．1時(shí)效和價(jià)值334 20．2．2效益334 20．2．3制造信息又可分為確切和不確切兩大類335 20．3制造信息的運(yùn)作方式及其管理336 20．4制造信息能力——制造企業(yè)發(fā)揮制造信息效用的能力339 20．4．1風(fēng)險(xiǎn)決策信息量的最大/最小原則339 20．4．2制造物化信息需要補(bǔ)充、補(bǔ)償340 20．4．3制造信息的產(chǎn)生342 20．4．4制造信息的如實(shí)傳遞343 20．5案例研究344 20．6結(jié)論345 參考文獻(xiàn)345
第4篇制造工程科學(xué)與制造信息學(xué) 21制造工程科學(xué)與制造信息學(xué)349 21．1現(xiàn)代制造工程技術(shù)的主要特征350 21．1．1高新化350 21．1．2數(shù)字化350 21．1．3信息集成化351 21．2邁入21世紀(jì)制造工程學(xué)科面臨的挑戰(zhàn)351 21．3制造工程科學(xué)發(fā)展的歷史回顧352 21．4制造工程科學(xué)研究的現(xiàn)狀354 21．4．1海量制造信息的獲取、分析和存儲(chǔ)354 21．4．2制造原理研究355 21．4．3制造信息研究355 21．4．4制造系統(tǒng)研究356 21．4．5制造人機(jī)系統(tǒng)研究356 21．4．6制造的人文、社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)研究356 21．4．7制造的技術(shù)基礎(chǔ)研究357 21．5制造工程科學(xué)與制造信息學(xué)357 參考文獻(xiàn)358
縮略詞解釋359