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第1篇 制造信息学的工程背景3

1 绪论3

2 制造与信息9

2.1 制造物质活动10

2.2 制造信息活动12

2.3 制造控制活动14

2.4 制造活动的信息特征和制造信息学15

参考文献18

3.1 NC/CNC/DNC技术和工业机器人技术19

3 制造工程中的信息技术19

3.2 FMC/FMS技术20

3.3 CAD/CAPP/CAM/CAE技术20

3.4 面向制造的设计的信息特点22

3.5 产品信息交换规范化技术的研究开发及其应用23

3.6 管理信息系统和数据库24

3.7 制造资源计划——MRPII24

3.8 集成制造和制造信息集成25

3.9 产品数据管理的信息特点26

3.10 网络化制造的信息特点27

参考文献29

4 工程信息论方法用于制造信息研究30

4.1 工程信息论在机械制造工程中的应用研究31

4.1.1 产品设计信息的量化31

4.1.2 工艺设计信息的量化33

4.2 公理化设计中的信息公理35

参考文献36

第2篇 制造信息学的工程科学基础41

5 制造信息的本质和属性41

5.1 制造信息的本质41

5.1.1 制造信息的表述43

5.1.2 制造信息是物质的基本属性44

5.1.3 制造信息不等同于意识44

5.1.4 制造信息难以有统一的量化标准44

5.1.5 制造信息的支配性作用44

5.1.6 实现制造信息支配性作用的中间环节46

5.1.7 制造信息内容的不变与可变性47

5.1.8 制造信息的产出48

5.1.9 制造信息的流通和不流通48

5.1.10 制造信息的可处理、可干扰性和传递递减49

5.1.11 制造信息的累积和重复50

5.1.13 制造信息的时效性51

5.1.12 制造信息的复制和复制递减51

5.1.14 制造信息的创新52

5.1.15 信息、结构和组织52

5.1.16 信息与控制在时间轴上的不对称性53

5.2 制造信息的属性53

5.2.1 制造信息的时空属性53

5.2.2 制造是信息驱动的54

5.2.3 制造信息是取之不尽的资源54

5.2.4 制造信息是创造价值的源泉54

5.2.6 供决策用的制造信息要适量55

5.2.5 制造信息是制造决策的依据和产出55

5.2.7 制造信息投入可能不受收益递减原则的约束56

5.2.8 重要的是制造信息／资本转化机制56

5.2.9 制造信息使制造企业进化加快56

5.2.10 制造信息的复杂性56

5.2.11 制造信息的物化和转化57

5.2.12 制造信息的预置及其可重构57

5.2.13 制造技能信息59

5.3 制造信息的类型61

参考文献62

6 制造信息的全面质量管理64

6.1 制造信息的用途和制造信息的质量66

6.2 制造信息的质量变量及其评估69

6.2.1 制造信息本体的质量变量组70

6.2.2 涉及用户目的和能力的制造信息质量变量70

6.2.3 涉及信息运作环境的制造信息质量变量71

6.3 制造决策质量和决策变量的质量73

6.4 制造信息质量的现状和重要性74

6.5 制造信息的全面质量管理76

6.5.1 特点76

6.5.2 实施步骤77

6.5.3 准备工作78

6.6 高质量决策的信息条件79

6.7 提高制造信息质量是改善企业竞争力的关键80

参考文献80

7 制造的信息原理82

7.1 制造活动、系统与制造信息模型82

7.2 制造信息和制造信息库86

7.2.1 制造信息库86

7.2.2 制造信息本身的特点87

7.2.3 制造信息库的建立88

7.2.4 基于语义的制造信息的检索89

7.3 制造活动的信息性90

7.2.5 制造信息包的智能化90

7.4 制造系统的本体和主体二重属性91

7.5 符号化制造信息的复制守恒性92

7.5.1 任二SMIS的交集S193

7.5.2 任二SMIS的对称差集S293

7.5.3 任二SMIS的并集S393

7.6 制造信息量的创新增长94

7.7 高质量制造决策的信息最大／最小性95

7.8 制造信息的可获取性98

7.8.1 线性定常动力学系统代数模型的可观测性98

7.8.2 对象几何模型的可观测性100

7.8.3 基于效益的制造信息的可获取性101

7.9 制造信息的有效传递102

7.10 制造信息的合理取、送105

7.11 制造信息的转换106

7.12 制造信息的交互107

7.13 制造信息的时间不对称性109

7.13.1 对过去事件作出补救109

7.13.2 对未来信息作出推断110

7.14 制造信息的评价111

7.16.1 动力学系统输出目标信息的他定和自定112

7.15 制造信息的守恒、不变和过载问题112

7.16 制造目标信息的他组织和自组织112

7.16.2 制造目标信息的他组织和自组织113

参考文献114

8 制造信息的度量115

8.1 概率是客观的还是主观的116

8.1.1 概率的大数定律116

8.1.2 古典概型117

8.1.3 几何概率117

8.1.4 概率的主观观点118

8.2.1 信息度量的数学表达式119

8.2 信息论中信息的熵量度量119

8.2.2 用于信息度量的熵的基本性质122

8.3 制造信息与信念124

8.4 信念及其变化的表示125

8.4.1 信念及其变化的贝叶斯公式表示126

8.4.2 信念及其变化的自反似然比表示127

8.5 信念及其变化表示的应用130

8.5.1 外供配套件质量保证中的信念及其变化130

8.5.2 生产设备状态预报中的信念及其变化133

8.6.1 基于贝叶斯公式表示信念的制造信息度量135

8.6 基于信念及其变化表示的制造信息度量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 基于证据和基于不确定证据的不确定推理的制造信息度量138

8.7.1 根据证据对假设的支持度量制造信息138

8.7.2 基于确信因子的制造信息度量139

8.7.3 基于不确定证据的不确定推理的制造信息度量139

8.8 讨论140

参考文献140

9 制造信息的物化141

9.1 物化变换的信息特点和要求142

9.2 物化变换中的信息与控制144

9.3 物化变换与干扰145

9.4 物化制造信息的预置和重构146

9.4.1 预置制造信息的可重复利用方式148

9.4.2 预置制造信息的形式148

9.4.3 预置制造信息的可重构性和平均利用率149

9.4.4 预置制造信息重构后状态正常的可判断性153

9.5 制造信息模型的预置155

9.6 物化制造信息的实置156

9.7 机械加工物化转换中的几何误差补偿157

9.7.1 问题的提出157

9.7.2 几何系统误差的表示158

9.7.3 几何系统误差的补偿159

9.8 物化制造信息的后置161

参考文献162

10 制造信息的自组织163

10.1 制造目标的确定和组织达标164

10.2 机械加工精度目标信息的他确定164

10.3 机械加工精度目标信息的他组织物化达标165

10.3.1 开环精度目标信息传递165

10.3.2 闭环精度目标信息传递167

10.4 机械加工精度目标信息的自确定和自组织物化达标原理167

10.4.2 机械加工精度目标信息的自组织物化达标原理168

10.4.1 机械加工精度目标信息的自确定和自组织物化达标168

10.5 机械加工精度目标信息自组织物化达标原理及其应用172

10.5.1 基准平板平面目标精度的自组织物化达标172

10.5.2 精密多齿分度台分度目标精度的自组织物化达标174

10.6 结论182

参考文献182

11 制造信息差184

11.1 DMI的分类编码185

11.2 DMI的典型产因187

11.2.1 在不同环境里，同一对象产生111型DMI的原因187

11.3 DMI模型的建立188

11.2.2 在不同和同一环境里，同一对象产生112型DMI的原因188

11.4 DMI模型的应用191

11.4.1 用于产品系列性能评估的DMI模型191

11.4.2 用于产品系列市场表现评估的DMI模型192

11.5 制造系统中的时、空制造信息差193

11.5.1 空间制造信息差193

11.5.2 时间制造信息差194

11.6 制造信息的时间递减性、流动递减性和复制递减性194

11.6.1 驻定制造信息的时间递减性194

11.6.2 流动制造信息的流动递减性194

11.7 制造系统有效运作的信息条件195

11.6.3 制造信息的复制递减性195

11.8 市场上的时、空DMI196

11.8.1 供、供之间市场竞争中的DMI198

11.8.2 供、需之间信息不对称时的市场行为199

11.9 讨论202

参考文献202

12 制造系统与信息204

12.1 制造系统的信息与控制联系模式及其非同构性204

12.2 制造系统组元间的信控联系方式206

12.3.1 制造系统的信控“关系”207

12.3 制造系统信控联系模式的“关系”表述和传递闭包运算应用207

12.3.2 关系的矩阵表示及其合成运算208

12.3.3 关系的几个性质210

12.3.4 关系的闭包运算及传递闭包运算应用211

12.4 制造系统信控联系建模和评估213

12.5 制造系统信控关系和联系的合理性评估215

12.5.1 根据“关系”传递闭包矩阵评估系统信控关系的合理性215

12.5.2 根据信控联系状态评估系统信控联系的合理性215

12.6 制造系统信控关系和联系合理性评估的应用216

12.6.1 案例1216

12.6.2 案例2218

12.6.3 案例3219

12.7 讨论223

参考文献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 制造技能系统中的人225

13.2.1 人的作业特点226

13.2.2 制造技能作业方式的合理安排227

13.2.3 制造技能作业必须安全228

13.2.4 和制造技能有关的一些人体数据229

13.3 制造技能信息的表述和传递230

13.4 制造技能传递过程中的学习、演练与实施233

13.4.1 制造技能传递的学习子过程234

13.4.2 制造技能传递的演练子过程235

13.4.3 制造技能传递的实施子过程235

13.5 制造技能水平的评估236

13.5.1 制造技能单项技能动作——视动响应水平评估236

13.5.2 制造技能单项技能动作——单轴阶跃位移响应水平评估238

13.5.3 制造技能单项技能动作——单轴斜升位移响应水平评估239

13.5.4 制造技能单项技能动作——双轴位移跟踪响应水平评估240

13.5.5 制造技能水平的综合评估241

13.6 典型制造技能242

13.6.1 单元制造技能242

13.6.2 复合制造技能244

13.6.3 合作型制造技能246

13.7 计算机辅助制造技能247

13.7.1 信息型CAMS247

13.7.2 作业型CAMS250

13.8 有源机具辅助制造技能250

参考文献251

14 制造信息的合成253

14.1 开环、闭环和复合制造决策系统254

14.2 信念、似然度和未知度256

14.2.1 元命题和元命题集合256

14.2.2 命题框架和命题框架元素的基本概率赋值257

14.2.3 信念、似然度和未知度258

14.3 信念的合成259

14.4 组成命题框架元素集合及其基本概率赋值集合的合成260

14.4.1 无需归一处理的组成命题框架元素集合及其基本概率赋值集合的合成261

14.4.2 需要归一处理的组成命题框架元素集合及其基本概率赋值集合的合成262

14.5 闭环制造决策过程中的决策效果信息262

14.6.1 无需归一处理的合成计算263

14.6 组成命题框架元素集合及其基本概率赋值集合合成的案例263

14.6.2 需要归一处理的合成计算267

14.7 多个信念的合成269

14.8 基于多种不确定证据的不确定推理的制造信息度量269

14.9 讨论270

参考文献271

第3篇 制造信息学的工程应用275

15 信息驱动的数字化制造275

15.1 数字化制造时代和制造信息学275

15.2 数字化制造的几个信息特点277

15.3 数字化制造中的几个信息问题278

15.4 积极推动数字化制造在我国的发展281

参考文献282

16 数字化制造是先进制造技术的核心技术283

16.1 数字化时代、数字化工程、数字化技术、数字化制造技术284

16.2 制造领域过去20年的回顾284

16.3 世纪之交制造业面临的挑战286

16.4 数字化制造技术和制造业的振兴287

16.5 数字化制造学科的展望289

参考文献291

17 网络化制造与制造信息293

17.1 网络技术的发展和应用293

17.2 网络化的制造技术294

17.2.1 商务领域295

17.2.2 设计领域296

17.2.3 加工制造领域296

17.2.4 制造模式297

17.3 基于网络的车削工艺参数规划实验系统297

17.4 利用网络促进企业合作298

17.5 基于网络的分布式工艺装备设计实验系统300

17.6 基于网络的数控装置远程控制300

17.7 万维网的分布对象技术及其应用301

参考文献302

17.8 讨论302

18 制造信息学方法在产品创新中的应用304

18.1 制造信息和制造信息活动304

18.2 支持产品创新的几个制造信息属性305

18.3 创新制造信息的分类306

18.4 将制造活动视为随机活动307

18.5 制造信息学方法及其在绝对零光栅产品创新中的应用309

18.5.1 绝对零位指示309

18.5.2 绝对零位光栅线纹模式的制造信息学方法设计309

18.5.3 设计结果的有效性证明311

18.5.4 制造信息学方法设计的绝对零位光栅的指零特性312

18.6 讨论313

参考文献313

19 制造信息学方法辅助制造装备概念设计315

19.1 装配作业和压力配合插入装配作业315

19.2 多目标决策表达式和任务的表述框架317

19.2.1 多目标决策问题的表达式317

19.2.2 任务的表述框架318

19.3 基于同一任务表述框架的功能具备和约束具备信息的产生321

19.4 方案选择的匹配和决策322

19.5.2 三个可供选择的方案323

19.5.1 需求FR和CR323

19.5 匹配和决策方法在概念设计中的应用323

19.5.3 三个可供选择的方案的表述324

19.5.4 匹配和决策326

19.6 样机建造和试验327

19.6.1 样机建造327

19.6.2 样机试验330

19.7 讨论330

参考文献330

20.1 制造业界对制造信息的关注332

20 发挥制造信息效用，提高企业信息能力332

20.2 根据效用划分制造信息的类型334

20.2.1 时效和价值334

20.2.2 效益334

20.2.3 制造信息又可分为确切和不确切两大类335

20.3 制造信息的运作方式及其管理336

20.4 制造信息能力——制造企业发挥制造信息效用的能力339

20.4.1 风险决策信息量的最大／最小原则339

20.4.2 制造物化信息需要补充、补偿340

20.4.3 制造信息的产生342

20.4.4 制造信息的如实传递343

20.5 案例研究344

参考文献345

20.6 结论345

第4篇 制造工程科学与制造信息学349

21 制造工程科学与制造信息学349

21.1 现代制造工程技术的主要特征350

21.1.1 高新化350

21.1.2 数字化350

21.1.3 信息集成化351

21.2 迈入21世纪制造工程学科面临的挑战351

21.3 制造工程科学发展的历史回顾352

21.4.1 海量制造信息的获取、分析和存储354

21.4 制造工程科学研究的现状354

21.4.2 制造原理研究355

21.4.3 制造信息研究355

21.4.4 制造系统研究356

21.4.5 制造人机系统研究356

21.4.6 制造的人文、社会科学基础研究356

21.4.7 制造的技术基础研究357

21.5 制造工程科学与制造信息学357

参考文献358

缩略词解释359