本书系统梳理了智能制造数字化仿真技术的知识体系，全面介绍了建模方法、典型系统仿真、数字化工厂规划、智能工艺控制、物流系统优化、生产调度与过程监测等关键内容，并展望了从系统仿真到数字孪生的技术演进路径。全书通过多个工业场景案例，生动呈现仿真技术在提升生产效率、优化资源配置及支持智能决策等方面的系统性应用价值。
本书既可作为制造业管理与技术人员的实践指南，也可供高校智能制造相关专业师生参考。
第1章 绪论 001
1.1 智能制造的发展背景 002
1.1.1 全球制造业的发展历程 002
1.1.2 全球制造业的发展趋势 003
1.1.3 智能制造 005
1.2 数字化仿真技术的演变与特点 007
1.2.1 数字化仿真技术的概述 007
1.2.2 数字化仿真技术的发展 009
1.2.3 数字化仿真技术的特点 010
1.2.4 数字化仿真技术的应用 010
1.3 数字化仿真技术在智能制造中的地位、作用及应用 013
1.3.1 数字化仿真技术在智能制造中的地位 013
1.3.2 数字化仿真技术在智能制造中的作用 015
1.3.3 数字化仿真技术在智能制造中的应用 016
1.4 智能制造从数字化仿真到数字孪生 019
第2章 数字化仿真软件介绍 022
2.1 Process Simulate 智能工艺仿真软件 023
2.1.1 Tecnomatix 软件 023
2.1.2 Process Simulate 仿真软件 025
2.1.3 Process Simulate 软件典型解决方案 028
2.2 Flexsim 物流仿真软件 030
2.2.1 Flexsim 软件概述 030
2.2.2 Flexsim 建模准备工作 034
2.2.3 Flexsim 仿真模型的构成 039
2.2.4 Flexsim 系统操作界面 040
2.3 Witness 仿真软件 041
2.3.1 Witness 仿真软件概述 041
2.3.2 Witness 系统离散型元素 042
2.3.3 Witness 典型应用场景 043
2.4 EM-Plant 仿真软件 044
2.4.1 EM-Plant 仿真软件概述 044
2.4.2 EM-Plant 系统离散型元素 047
2.4.3 EM-Plant 软件应用领域 047
第3章 智造系统建模与仿真技术基础 049
3.1 系统概述 050
3.1.1 系统 050
3.1.2 模型 052
3.1.3 仿真 054
3.1.4 系统、模型和仿真三者关系 056
3.1.5 离散事件系统 056
3.2 系统建模方法 058
3.2.1 结构化建模方法 059
3.2.2 面向对象建模方法 059
3.2.3 信息工程建模方法 060
3.3 系统仿真 061
3.3.1 系统仿真分类 061
3.3.2 系统仿真策略 063
3.4 系统仿真一般步骤 070
3.4.1 问题的定义 071
3.4.2 制定目标和定义系统效能测度 071
3.4.3 描述系统和列出假设 072
3.4.4 列举可能的替代方案 073
3.4.5 收集数据和信息 073
3.4.6 构造计算机模型 078
3.4.7 验证和确认模型 078
3.4.8 输出分析 079
第4章 典型智造系统的建模与仿真 083
4.1 排队系统建模与仿真 084
4.1.1 排队系统的基本概念与特点 084
4.1.2 排队系统的组成要素 085
4.1.3 排队系统的类型 089
4.1.4 排队系统性能指标 090
4.1.5 排队系统模型 092
4.2 库存系统建模与仿真 097
4.2.1 库存系统基本概念 097
4.2.2 库存系统分析方法 098
4.2.3 库存系统的类型 099
4.2.4 库存系统的仿真特点 101
4.2.5 库存系统的建模参数 103
4.3 生产物流系统的建模与仿真 103
4.3.1 生产物流系统概述 103
4.3.2 生产物流系统的特点 104
4.3.3 生产物流系统的仿真步骤 106
4.4 手工仿真 107
4.4.1 手工仿真概述 107
4.4.2 手工仿真的步骤 108
4.4.3 手工仿真的案例 109
第5章 数字化智能工厂规划仿真 113
5.1 数字化工厂概述 114
5.1.1 数字化工厂的概念 114
5.1.2 数字化工厂的发展历程 117
5.1.3 数字化工厂的系统框架 119
5.2 数字化工厂的方法和技术 121
5.2.1 数字化工厂的方法 121
5.2.2 数字化工厂的技术 125
5.3 数字化工厂规划 131
5.3.1 数字化工厂规划概要 131
5.3.2 数字化工厂规划体系 132
5.4 数字化工厂规划建模方法 135
5.4.1 传统测绘建模 135
5.4.2 三维扫描建模 136
5.4.3 模型引用 137
5.5 数字化工厂规划仿真应用实例 137
5.5.1 某生产线加工生产规划案例 137
5.5.2 某企业生产线布局优化案例 139
第6章 数字化智造工艺仿真设计 155
6.1 智能工艺过程 156
6.1.1 智能工艺过程概述 156
6.1.2 智能工艺过程的设计与规划 158
6.1.3 智能制造工艺过程的关键技术 160
6.2 智能制造工艺控制 165
6.2.1 智能制造工艺控制简介 165
6.2.2 智能制造工艺控制的原理与方法 166
6.2.3 智能制造工艺控制的典型场景 168
6.3 数字化工艺设计仿真应用实例 170
6.3.1 单工位机器人抓取仿真案例 170
6.3.2 某车间工艺过程优化案例 178
第7章 智造物流系统建模仿真及应用 191
7.1 物流系统概述 192
7.1.1 物流系统的概念与特点 192
7.1.2 物流系统仿真的概念与类型 193
7.1.3 物流系统仿真的应用场景 195
7.2 智慧物流系统概述 196
7.2.1 智慧物流系统的概念 196
7.2.2 智能物流系统的特点 199
7.2.3 智能物流系统的构成 201
7.3 多层穿梭车立体仓库系统建模案例 203
7.3.1 问题描述 203
7.3.2 Flexsim 仿真基本步骤 204
7.3.3 Flexsim 仿真流程设计 204
7.3.4 仿真结果分析 211
第8章 智造生产计划优化仿真及应用 215
8.1 生产计划概述 216
8.1.1 生产计划的概念和种类 216
8.1.2 生产计划的指标体系 219
8.1.3 影响生产计划的因素分析 223
8.2 生产计划优化的方法与策略 223
8.2.1 生产计划与调度原理 223
8.2.2 生产计划与调度方法 225
8.2.3 生产计划模型与算法 228
8.2.4 智能生产计划与调度 233
8.3 供应链视角下的生产计划优化 234
8.3.1 供应链与生产计划紧密关联 234
8.3.2 库存管理与生产计划协同优化 235
8.3.3 供应链协同与生产计划优化 236
8.4 生产计划优化仿真应用实例 237
第9章 智能生产过程优化仿真及应用 243
9.1 生产过程概述 244
9.1.1 生产过程的概念和类型 244
9.1.2 生产过程的目标与特征指标 246
9.2 生产过程控制 249
9.2.1 生产过程控制概述 249
9.2.2 生产作业顺序 252
9.2.3 生产过程控制内容 254
9.3 生产过程优化 258
9.3.1 人员管理与成本控制优化 258
9.3.2 生产过程优化方法 258
9.4 生产过程数字化仿真应用实例 263
9.4.1 柔性生产线缓冲容量设计案例 263
9.4.2 某生产线过程优化仿真案例 267
第10章 从系统仿真到数字孪生的智能制造升级 277
10.1 数字孪生概述 278
10.1.1 数字孪生与仿真 278
10.1.2 数字孪生与智能制造 280
10.1.3 面向智能制造的数字孪生系统 281
10.2 数字孪生的技术和架构 288
10.2.1 数字孪生技术体系 288
10.2.2 数字孪生新兴技术 296
10.2.3 数字孪生系统架构 302
10.3 数字孪生平台 308
10.3.1 Azure Digital Twins 平台 308
10.3.2 Siemens MindSphere 平台 309
10.3.3 ANSYS 平台 311
参考文献 313
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