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『簡體書』混流制造系统脆弱性评估与应用

書城自編碼： 3942542
分類：簡體書→大陸圖書→工業技術→一般工业技术
作者： 高贵兵，肖钊，柏文琦
國際書號(ISBN)： 9787568099189
出版社： 华中科技大学出版社
出版日期： 2023-12-01

頁數/字數： /
書度/開本： 16开 釘裝： 平装

售價：HK$ 82.3

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編輯推薦：
本书的核心特点在于将脆弱性概念引入到混流制造系统的健康管理领域，实现了对混流制造系统脆弱性更为系统和完整的研究，一方面拓宽了复杂系统脆弱性研究领域的广度和深度，另一方面为混流制造系统的生产运作管理和健康维护提供了一种全新的思路和视角，为混流制造系统的设计、优化和管理提供了更加科学的决策依据。
內容簡介：
本书以复杂系统脆弱性理论和相关工程领域的信息熵、复杂网络、结构熵、可靠性等各种理论知识为基本依据，以混流制造系统脆弱性的多维综合评估为切入点，遵循“概念内涵—分析评估—综合应用”这一混流制造系统脆弱性研究的脉络，构建了混流制造系统脆弱性研究的“多维多层”综合评估体系，给出了功能脆弱性、结构脆弱性、过程脆弱性等不同类型脆弱性的评估模型，提出了混流制造系统脆弱性的综合评估与调控体系，由此为混流制造系统脆弱性评估和应用提供了一套系统的理论和方法。
關於作者：
高贵兵，男，湖南科技大学硕士生导师，华中科技大学博士毕业，湘潭市高层次人才。中国机械工程学会工业工程分会理事、中国机械工程学会工业大数据与智能系统分会理事。主持省部级课题5项，参与国家、省部级课题多项。在《Reliability Engineering & System Safety》、《机械工程学报》、《Journal of Central South University》、《中国机械工程》、《计算机集成制造系统》等国内外学术刊物和大型国际会议上公开发表学术论文 30 余篇（中科院SCI分类TOP期刊3篇，中文*期刊2篇，中文权威期刊3篇），其中SCI、EI收录20余篇。
目錄：
第一部分：基础知识 1
第1章混流制造系统概述 1
1.1 混流制造系统 1
1.2 混流制造系统的拓扑结构 2
1.2.1 混流制造系统的构成 2
1.2.2 混流制造系统结构 3
1.3 系统性能与脆弱性概念间的关系 7
1.4 混流制造系统健康管理 8
1.5 混流制造系统健康管理的定义 10
1.6 混流制造系统功能分析 12
1.7 本章小结 17
参考文献 18
第2章混流制造系统脆弱性研究概述 19
2.1 混流制造系统脆弱性研究背景 20
2.2 混流制造系统脆弱性研究意义 21
2.3混流制造系统脆弱性发展现状分析 22
2.4 混流制造系统脆弱性研究内容 25
2.5 混流制造系统脆弱性分析目标 31
2.6 混流制造系统脆弱性分析 32
2.7 本章小结 35
参考文献 35
第二部分：脆弱性分析评估 38
第3章基于状态熵的评估方法 38
3.1引言 38
3.2 混流制造系统脆弱性问题分析 40
3.3 混流制造系统结构脆弱性建模与分析 41
3.4 算例分析 46
3.5本章小结 55
参考文献 55
第4章基于通用生成函数的评估方法 58
4.1 引言 58
4.2.相关理论 60
4.3混流制造系统脆弱性建模与分析 60
4.4 算例分析 65
5结论 73
参考文献： 74
第5章：基于LZ变换函数的评估方法 77
5.1 引言 77
5.2.多状态系统的LZ变换 79
5.2.1时变多状态单元的LZ变换 79
5.2.2时变多状态系统的LZ变换 80
5.3基于LZ变换的混流制造系统脆弱性建模与分析 81
5.3.1 脆弱性的定义 81
5.3.2 制造单元的LZ变换 81
5.3.3 混流制造系统的LZ变换 83
5.3.4基于LZ变换的混流制造系统脆弱性分析 84
5.4 算例分析 85
5.4.1 AM1和AD3的LZ变换 87
5.4.2 A2和A4的LZ变换 89
5.4.3 混流制造系统的LZ变换 90
5.4.4混流制造脆弱性分析 90
5.5分析讨论 94
参考文献： 96
第6章 基于可靠性指标的评估方法 99
6.1引言 99
6.2多状态系统脆弱性分析 101
6.2.1多状态系统LZ变换 101
6.2.2基于可靠性指标的多状态系统脆弱性分析 103
6.3 算例分析 105
6.3.1 子系统的LZ变换 107
6.3.2主轴承孔制造系统的LZ变换 110
6.3.3系统脆弱性分析 111
6.4分析讨论 115
参考文献： 118
第7章基于复杂网络的评估方法 121
7.1引言 122
7.2 基于复杂网络的脆弱性综合评估模型 123
7.2.1复杂网络脆弱性 123
7.2.2制造系统网络相关定义 124
7.2.3 制造系统脆弱性相关定义 124
7.2.4制造系统脆弱性分析评价框架 126
7.2.5 制造系统结构脆弱点识别 127
7.2.6 制造系统功能脆弱性仿真 127
7.3发动机装配系统脆弱性分析 128
7.3.1发动机装配系统结构分析 128
7.3. 2 发动机装配线复杂网络模型构建 129
7.3.3发动机装配制造系统脆弱性分析 130
7.4结论 135
参考文献： 136
第三部分：脆弱性的应用 138
第8章基于脆弱性的设备故障智能诊断与维护 138
8.1 引言 139
8.2 设备智能诊断与维护系统架构 140
8.3 基于脆弱性的设备故障智能诊断与维护模型 140
8.4 应用实例 146
5 结论 153
参考文献 154
第9章基于CPS方法与脆弱性的制造系统健康状态智能诊断 157
9.1 引言 157
9.2 基于CPS的制造系统健康管理系统架构 159
9.3 基于CPS技术的制造系统健康状态分析模型 159
9.3.1 基于脆弱性评估模型的设备健康状态判断方法 160
9.3.2 基于数据驱动的制造系统性能异常判定 161
9.3.3亚健康状态下设备异常因素识别 163
9.4 应用实例 164
9.4.1 柔性制造系统健康状态分析 165
9.4.2 柔性制造系统健康状态异常因素在线判别 165
9.3.3 设备健康状态影响因素分析 167
9.4 结论 169
参考文献 170
第10章基于脆弱性与大数据的制造设备健康状态预测 172
10.1 引言 172
10.2 制造设备健康预测框架 173
10.3 EA-SAE-CKLP数据处理模型 174
2.1 制造设备运行数据预处理 175
2.2基于多目标进化算法特征选择 177
10.3.3. SAE特征降维与微调 179
10.3.4 基于 CKLP的第三阶段特征选择方法 180
10.4基于健康状态指数的设备健康预测 181
10.4.1基于IMTS的健康状态指数模型 181
10.4.2 健康状态预测 183
10.5.应用分析 184
10.5.1 特征选择 185
10.5.2 健康状态指数计算 185
10.6结论 191
参考文献 192
內容試閱：
前言脆弱性源起于上世纪70年代自然灾害领域的研究，近年来，持续引起了生态学、环境学、社会学、金融学、政治学、伦理学等诸多领域研究者们广泛的兴趣，计算机、电力网络、交通运输、供应链等领域的脆弱性分析与应用研究也开展的如火如荼。虽然越来越多的学者认识到复杂系统脆弱性研究的重要性，缺鲜有关于制造系统脆弱性的系统研究。2020年年底至今席卷全球的新冠肺炎疫情，让我们深切地体会到国际民生、商品供应链、社会安全、公共服务网络、医疗基础设施等复杂系统都是如此脆弱，脆弱性是复杂系统面临的社会难题，无法逃避，因此也受到国内外研究者们的重视。然而，在复杂系统脆弱性研究史上，制造领域的脆弱性并未引起学者的重视。主流的脆弱性研究集中于社会、伦理、金融等人文社科方面，强调脆弱性的定性分析与预防策略研究，研究者普遍认为脆弱性是消极的，与系统的稳健性相对立的，是必须克服和预防的状态。然而，脆弱性是复杂系统的固有属性，是无论如何也消除不了的，拒斥它也无任何意义，脆弱性如套在系统上的枷锁，它是永恒的。系统失效、故障、甚至由此引起的安全事故或导致的灾难，都是脆弱性的真实体现，这是每个复杂系统都无法回避的一个问题。从系统论的角度看，混流制造系统规模庞大，各子系统及各单元节点之间关联、耦合和互斥等各类关系复杂，是典型的复杂系统，它必然具有复杂系统所固有的脆弱性。混流制造系统的脆弱性指系统组成要素故障或受攻击后系统整体功能的损失程度，是系统应对风险、故障时的敏感性与抗干扰能力，表现在它的任何一个单元或子系统出现故障或偶发安全事故，均可能导致整个系统出现故障甚至造成恶劣的社会影响。然而，当前对于混流制造系统的研究主要集中于装配线平衡、物料配送优化、装配机器人协同调度、装配线排序优化、工位组划分优化等方面，对混流制造系统健康管理的研究则集中于制造设备的故障诊断、剩余寿命预测等。对于结构复杂、价格高昂的混流制造系统，分析、评估系统的脆弱性，掌握脆弱性的扩散机理，可以有效预防、减少或避免系统故障，是保障系统安全运行的关键。因此，如何科学详细地分析混流制造系统的脆弱性因素，高效全面地量化评估系统脆弱性，如何将脆弱性应用于系统的健康管理中，保障系统的安全稳健，是混流制造系统研究领域的关键环节，也是本书分析和讨论的核心所在。本书以复杂系统脆弱性理论和相关工程领域的信息熵、复杂网络、结构熵、可靠性等各种理论知识为基本依据，以混流制造系统脆弱性的多维综合评估为切入点，遵循“概念内涵—分析评估—综合应用”这一混流制造系统脆弱性研究的脉络，构建了混流制造系统脆弱性研究的“多维多层”综合评估体系，给出了功能脆弱性、结构脆弱性、过程脆弱性等不同类型脆弱性的评估模型，提出了混流制造系统脆弱性的综合评估与调控体系，由此为混流制造系统脆弱性评估和应用提供了一套系统的理论和方法。本书的具体研究内容包括以下几个方面：（1）阐述了混流制造系统的概念、内涵，分析了它的结构、功能、性能等特征，梳理了复杂系统脆弱性的国内外研究现状，以期找出为目前混流制造系统脆弱性研究的不足，为本书的研究提高切入点。同时，对复杂网络理论、信息熵原理、可靠性理论与健康管理理论等进行了剖析，为本书的脆弱性研究奠定了理论基础。（2）基本构建了混流制造系统脆弱性分析评价的理论和技术方法体系。首先，将生态环境、金融系统、社会伦理等领域的脆弱性概念引入混流制造系统的健康管理领域，提出混流制造系统脆弱性的概念和内涵，归纳分析了脆弱性的种类，并给出了不同脆弱性分定量测定技术和方法，具体包括：从结构脆弱性、功能脆弱性、过程脆弱性等不同的方面，分别利用信息熵原理、复杂网络理论、多维矢量空间、Lz变换、通用生成函数等原理和方法，建立了它们的量化评价模型。其次，在伦理上对脆弱性扩散机理进行归纳，建立了基于性能评价进程代数的脆弱性扩散模型，进而应用大数据分析处理技术对混流制造系统脆弱性的传播趋势进行预测。*后，从功能脆弱性与结构脆弱性两大方面提出了混流制造系统脆弱性的综合治理与预防机制。（3）运用研究提出的脆弱性评估理论和技术对混流制造系统的脆弱性进行了实证研究，并将脆弱性与系统的健康管理知识相结合，利用CPS技术、大数据处理技术等建立了基于脆弱性评估和扩散机理的健康管理模式，为混流制造系统的智能维护提供了一种全新的思路，为预防和减少系统的故障提供了新对策。本书的核心特点在于将脆弱性概念引入到混流制造系统的健康管理领域，实现了对混流制造系统脆弱性更为系统和完整的研究，一方面拓宽了复杂系统脆弱性研究领域的广度和深度，另一方面为混流制造系统的生产运作管理和健康维护提供了一种全新的思路和视角，为混流制造系统的设计、优化和管理提供了更加科学的决策依据。本书由湖南科技大学机电工程学院高贵兵、肖钊和湖南省计量研究院柏文琦一起撰写，感谢湖南科技大学岳文辉教授、张红波教授、唐皓副教授、欧文初博士在书稿撰写过程的帮助和支持，感谢湖南科技大学和国家NQI重点研发计划“重载电力机车NQI关键技术集成应用示范”项目对专著出版的支持。

混流制造系统健康管理的意义
在当前智能化快速发展背景下，现有混流制造系统的健康管理与维护的评价方法难以解决生产运行过程存在的上述难题，及时对混流制造系统脆弱性激发因素进行详细分析、建立多尺度空间评价模型，从系统结构的内在本质上把握系统脆弱性关键，为系统健康预测与维护提供综合、全面的预知维修决策，提高资源的利用率，混流制造系统健康管理的研究意义主要体现在以下几个方面：
1）设计混流制造系统不同脆弱性的评估方法，建立脆弱性多尺度空间评价模型，满足混流制造系统健康管理决策的综合需求。通过开展混流制造系统的单元脆弱性、拓扑结构脆弱性、功能脆弱性、过程动态脆弱性等不同类型脆弱性评估方法的研究，从本质上厘清不同脆弱性之间的构成因素，原因以及各自对系统性能退化的影响，建立多尺度空间脆弱性综合评价模型；分析不同脆弱性在系统内的传播机理与传播方式，充分利用系统的脆弱性，为混流制造系统的健康管理提高更加合理的维护决策。
2）研究混流制造系统健康状态的准确预测方法，分析各种激发因素的相互关系和对系统脆弱性的影响，建立基于脆弱性动态优化生成系数的灰色健康预测模型，准确预测系统的健康状态。混流制造系统处于复杂的内外环境中，影响其脆弱性的因素包括加工制造过程、人员以及环境等各个方面的内外在因素，这些因素影响了设备性能的退化轨迹，通过建立这些因素与系统性能之间的映射关系，准确辨识不同因素对设备性能退化的影响，探索一种基于系统脆弱性影响的灰色健康状态预测方法，真实地反映制造设备性能退化状态与脆弱性之间的演变规律，准确预测系统的健康状态，为混流制造系统的健康管理与维护提供合理的决策依据。
3）探究基于脆弱性阈值的混流制造系统预知性机会维护策略，建立健康状态预测与维护管理体系。通过监测混流制造系统的运行状态，评估故障、异常等对系统性能的影响，结合混流制造系统设备的脆弱性评估数值和设备的可靠度，采取基于脆弱性阈值的混流制造系统预知性机会维护策略，建立系统维护综合成本最低模型，设计高效的求解算法为系统健康维护提供优化的维护策略，为生产现场的设备维护和诊断提供调度计划，有利于混流制造系统的协调控制和资源的高效利用。

 

 

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