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商品簡介
作者簡介
名人/編輯推薦
目次
商品簡介
本書是“深遠海工程裝備與高技術叢書”之一，是站在智能製造的角度來描述海洋裝備數字化工程的集成與應用技術。海洋裝備數字化工程的概念本身比較廣，本書針對海 洋裝備的設計和製造兩大活動展開，詳細論述了數字化技術在設計和製造領域的技術和應用，並重點介紹了海洋裝備從設計到製造的數字化貫穿和集成的方法。
本書共分4篇14章。第l篇（第1-3章）介紹海洋裝備建造過程特點、流程，數字化技術進展，以及新一代智能製造技術給海洋裝備帶來的轉型。第2篇（第4-7章）介紹海洋裝備製造的設計數字化工程技術，包括全生命週期管理、數字化分析與仿真、數字化裝配以及數字化協同技術，詳細介紹數字化模型的組織、信息建模和集成方式。第3篇（第8―13章）介紹海洋裝備的製造過程數字化工程技術，包括海洋裝備的數字化製造系統，給出設計一製造一體化框架、數字化加工尺寸精度工程、海洋裝備製造中間產品數字化管理工程等，詳細介紹了海洋裝備產品製造虛擬工廠技術。第4篇（第14章）展望智能製造技術尤其是工業互聯網技術和人工智能技術給數字化工程帶來巨大的變革，分別介紹了5G賦能工業互聯網平臺的海洋裝備製造體系，並給出人工智能技術在海洋裝備製造中的應用場景。
本書的主要讀者對象是海洋裝備數字化工程應用領域和船舶工程領域的設計、製造及管理人員，高校相關專業的研究人員，以及對數字化工程技術感興趣的專業讀者。
本書共分4篇14章。第l篇（第1-3章）介紹海洋裝備建造過程特點、流程，數字化技術進展，以及新一代智能製造技術給海洋裝備帶來的轉型。第2篇（第4-7章）介紹海洋裝備製造的設計數字化工程技術，包括全生命週期管理、數字化分析與仿真、數字化裝配以及數字化協同技術，詳細介紹數字化模型的組織、信息建模和集成方式。第3篇（第8―13章）介紹海洋裝備的製造過程數字化工程技術，包括海洋裝備的數字化製造系統，給出設計一製造一體化框架、數字化加工尺寸精度工程、海洋裝備製造中間產品數字化管理工程等，詳細介紹了海洋裝備產品製造虛擬工廠技術。第4篇（第14章）展望智能製造技術尤其是工業互聯網技術和人工智能技術給數字化工程帶來巨大的變革，分別介紹了5G賦能工業互聯網平臺的海洋裝備製造體系，並給出人工智能技術在海洋裝備製造中的應用場景。
本書的主要讀者對象是海洋裝備數字化工程應用領域和船舶工程領域的設計、製造及管理人員，高校相關專業的研究人員，以及對數字化工程技術感興趣的專業讀者。
作者簡介
主要作者鮑勁松,東華大學機械工程學院教授,研究方向：智能製造；複雜製造系統建模與仿真。主持國家自然科學基金面上項目2項、科技部支撐計劃子項1項、上海市科委製造業專項2項，面向航天的專項1項，上海航天基金1項、上海經信委兩化融合專項2項、上海交大重點實驗室基金1項；作為負責人承擔企業科研攻關項目20餘項。參加中國月球車型號項目：移動分系統仿真平臺開發、多項成果應用在航天企業和船舶企業。作為主要負責人承擔國家自然科學基金1項，發改委重大專項1項，工信部2015智能製造標準化項目。已發表國內外論文40餘篇，SCI檢索7篇，EI檢索26篇；專利授權3項，軟件著作權8項。出版專著3本。
名人/編輯推薦
數字化是當今時代最顯著的特徵――海洋裝備是海洋經濟發展的前提和基礎――海洋裝備數字化工程，是實現海洋裝備製造由大到強、到質的飛越的多學科系統工程
海洋裝備的數字化工程，是海洋、製造、自動化、信息與管理等多個學科的交叉、融和 與發展應用的系統工程。根據其研發流程，大致可分為設計階段的數字化工程、製造階段 的數字化工程和服務階段的數字化工程。本書按此分類進行介紹，並從智能製造的角度 分析數字化工程的落地和應用。
海洋裝備的數字化工程，是海洋、製造、自動化、信息與管理等多個學科的交叉、融和 與發展應用的系統工程。根據其研發流程，大致可分為設計階段的數字化工程、製造階段 的數字化工程和服務階段的數字化工程。本書按此分類進行介紹，並從智能製造的角度 分析數字化工程的落地和應用。
目次
第1篇綜述篇
第1章海洋裝備建造概述3
1.1海洋裝備建造的特點6
1.2海洋裝備建造鏈8
1.2.1設計鏈9
1.2.2製造鏈9
1.2.3運維服務鏈13
1.3小結14
第2章海洋裝備產品數字化工程內涵15
2.1數字化工程的概念、內涵與內容17
2.1.1數字化工程的概念17
2.1.2數字化工程的內涵18
2.1.3數字化工程的內容19
2.2海洋裝備產品數字化工程現狀與挑戰22
2.2.1海洋裝備產品數字化製造現狀與發展22
2.2.2數字化工程的挑戰25
2.3海洋裝備產品生產數字化轉型策略28
2.3.1數字化轉型背景28
2.3.2數字化轉型策略29
2.3.3企業數字化轉型的核心要素30
2.3.4海洋裝備產品製造數字化轉型展望33
第3章智能製造與海洋裝備製造35
3.1智能製造技術概述37
3.1.1工業4.0內涵37
3.1.2工業互聯網內涵38
3.1.3中國智能製造內涵40
3.2智能製造共性技術42
3.2.1工業物聯網42
3.2.2信息物理生產系統45
3.2.3數字主線45
3.2.4工業大數據46
3.2.5機器學習47
3.3海洋工程裝備與船舶智能製造戰略49
3.3.1工信部智能製造規劃49
3.3.2科學技術部重點研發計劃50
第2篇數字化設計篇
第4章海洋裝備產品數字化設計技術55
4.1海洋裝備產品數字化設計概述57
4.1.1設計流程57
4.1.2主流海洋裝備CAD設計系統59
4.1.3海洋裝備產品的MBD模型63
4.2面向三維設計評審的模型處理67
4.2.1基於中性文件的MBD建模與轉換69
4.2.2三維數模輕量化技術73
4.3海洋裝備產品虛擬裝配與人因工程仿真76
4.3.1產品虛擬裝配與工藝規劃76
4.3.2人因工程評估技術84
4.4基於Web的三維設計與協同85
4.4.1基於雲計算的三維設計變革85
4.4.2關鍵技術87
第5章海洋裝備產品性能分析的前後處理技術91
5.1海洋裝備產品性能分析概述93
5.1.1海洋裝備產品性能分析種類93
5.1.2海洋裝備產品性能分析流程95
5.1.3海洋裝備產品多學科分析與優化96
5.1.4主流的海洋裝備CAE軟件平臺97
5.2面向海洋裝備產品CAE分析的四邊形網格生成技術100
5.2.1海洋裝備產品CAE分析特點100
5.2.2三維中性面模型生成101
5.2.3四邊形網格生成107
5.2.4有限元網格重建與生成113
5.3多學科工程分析數據集成可視化116
5.3.1標量場數據可視化116
5.3.2矢量場可視化方法119
第6章海洋裝備產品數據全生命週期管理121
6.1海洋裝備產品全生命週期數據管理框架123
6.2海洋裝備產品全生命週期BOM管理125
6.2.1海洋裝備產品集成化BOM管理128
6.2.2BOM演變134
6.2.3基於BOM的數據查詢與可視化138
6.3海洋裝備產品的主數據管理141
6.3.1主數據管理技術141
6.3.2海洋裝備物料主數據信息142
6.3.3主數據管理143
6.3.4主數據管理平臺框架144
6.4基於MBD的海洋裝備產品PDM集成案例145
6.4.1產品設計模型與EBOM管理146
6.4.2BOM編碼規則管理147
6.4.3產品數據文檔管理與集成150
6.5基於OSLC的海洋裝備產品生命週期協同技術152
6.5.1概述152
6.5.2OSLC服務集成架構154
6.5.3OSLC服務化集成155
第7章基於模型的海洋裝備產品數字化工程159
7.1基於模型的系統工程概述161
7.1.1MBSE相關定義與特點161
7.1.2MBSE實施三要素164
7.1.3MBx相關概念區別170
7.2海洋裝備產品研發從MBD到MBE172
7.2.1MBE的概念173
7.2.2海洋裝備產品3D MBD建模173
7.2.3MBD的信息集成174
7.3MBSE的海洋平臺樁腿焊接應用案例179
7.3.1系統建模180
7.3.2樁腿MBD模型及傳遞182
7.3.3MBD進行PDM和MES集成183
第3篇數字化製造篇
第8章海洋裝備在製品工業物聯標識與信息集成189
8.1海洋裝備產品製造工業物聯框架191
8.1.1工業物聯網概念191
8.1.2工業物聯網框架193
8.2工業物聯統一標識195
8.2.1工業物聯標識概述195
8.2.2物聯編碼體系197
8.2.3工業物聯標識解析體系200
8.2.4工業物聯標識載體201
8.2.5海洋裝備產品工業物聯標識的賦碼方式203
8.2.6海洋裝備產品生產標識解析應用方式204
8.3海洋裝備產品DM碼、DPM和識別方法205
8.3.1DM碼設計205
8.3.2DPM的工藝試驗206
8.3.3DM碼的識別207
8.4基於工業物聯標識解析的在製品信息集成208
8.4.1物聯標識解析與設計系統(CAD/PLM)信息集成208
8.4.2物聯標識解析與製造信息系統集成209
8.4.3物聯標識解析與管理信息系統集成211
8.5基於工業物聯網的小組立製造系統案例215
8.5.1系統框架215
8.5.2船舶小組立板料統一物聯編碼215
8.5.3板架自動化智能印碼系統216
8.5.4板架自動下料設備集成220
8.5.5基於工業物聯的在製品裝焊一體化221
第9章海洋裝備產品製造的尺寸精度工程技術223
9.1尺寸精度工程概述225
9.1.1海洋裝備產品製造中的精度控制概述225
9.1.2尺寸精度控制流程與現狀227
9.2海洋裝備產品分段部件的測量精度控制235
9.2.1大尺寸部件測量關鍵技術235
9.2.2大尺寸部件精度管理測量技術239
9.3尺寸精度控制系統與應用241
9.3.1尺寸精度控制系統241
9.3.2海洋裝備產品總組精度控制250
9.3.3海洋裝備產品搭載精度控制253
9.4尺寸精度數字化工程的管理258
第10章海洋裝備製造的堆場佈局與物流261
10.1海洋裝備製造的堆場佈局263
10.1.1海洋裝備中間產品堆場佈局建模264
10.1.2堆場佈局優化273
10.2堆場間物流配送與調度284
10.2.1堆場物流配送與調度背景284
10.2.2物流配送與調度建模290
10.2.3物流配送與調度優化算法292
10.2.4某海洋裝備企業物流配送與調度實例299
10.2.5作業調度系統開發與驗證304
第11章海洋裝備產品生產虛擬工廠317
11.1虛擬工廠技術319
11.1.1虛擬工廠的內涵319
11.1.2信息物理系統320
11.1.3虛擬工廠體系與標準323
11.1.4虛擬工廠關鍵技術327
11.2虛擬工廠三維建模333
11.2.1工廠場景幾何建模334
11.2.2三維工廠虛擬佈局建模337
11.3虛擬工廠仿真343
11.3.1移動設備的運動仿真344
11.3.2虛擬人作業動作仿真345
11.3.3仿真運動碰撞檢測347
11.3.4基於關鍵幀的虛擬工廠作業動畫仿真348
11.4基於信息物理生產系統的虛擬工廠集成與執行349
11.4.1虛擬工廠與真實工廠的互聯互通349
11.4.2生產數據採集與監控351
11.4.3虛擬工廠仿真執行353
11.4.4基於虛擬工廠的智能管理353第12章大數據驅動的海洋裝備產品生產技術359
12.1概述361
12.2海洋裝備製造大數據特點與來源362
12.2.1相關概念與特點362
12.2.2海洋裝備製造大數據特點364
12.2.3海洋裝備製造大數據來源365
12.3海洋裝備製造大數據關鍵技術366
12.3.1大數據平臺366
12.3.2大數據處理374
12.4海洋裝備產品製造大數據典型應用場景385
12.4.1設備異常監控與預測386
12.4.2分段精度質量監控387
12.4.3船舶建造計劃要素識別387
12.4.4大數據驅動下的配送作業優化391
12.5大數據應用趨勢與展望393
第13章海洋裝備產品網絡化協同製造技術395
13.1網絡化協同製造系統397
13.1.1網絡協同製造內涵397
13.1.2網絡協同參考模型398
13.2海洋裝備產品網絡協同建造關鍵技術401
13.2.1網絡化協同要素401
13.2.2海洋裝備網絡協同製造體系407
13.2.3網絡協同基礎技術： 工業互聯網絡408
13.2.4網絡協同集成技術： 基於模型驅動的一體化集成419
13.2.5網絡協同數據基礎： 工業數據空間427
13.2.6網絡協同系統技術： 信息物理生產系統434
13.2.7網絡協同價值鏈技術： 供應、營銷和服務價值鏈協同436
13.3面向海洋裝備的網絡化協同製造系統平臺439
13.3.1平臺功能設計439
13.3.2基於中台的平臺構架方法442
第4篇展望篇
第14章展望――新一代海洋裝備產品智能製造453
14.15G賦能的工業物聯網455
14.2AI賦能海洋裝備產品製造459
14.3數字孿生製造461
參考文獻466
第1章海洋裝備建造概述3
1.1海洋裝備建造的特點6
1.2海洋裝備建造鏈8
1.2.1設計鏈9
1.2.2製造鏈9
1.2.3運維服務鏈13
1.3小結14
第2章海洋裝備產品數字化工程內涵15
2.1數字化工程的概念、內涵與內容17
2.1.1數字化工程的概念17
2.1.2數字化工程的內涵18
2.1.3數字化工程的內容19
2.2海洋裝備產品數字化工程現狀與挑戰22
2.2.1海洋裝備產品數字化製造現狀與發展22
2.2.2數字化工程的挑戰25
2.3海洋裝備產品生產數字化轉型策略28
2.3.1數字化轉型背景28
2.3.2數字化轉型策略29
2.3.3企業數字化轉型的核心要素30
2.3.4海洋裝備產品製造數字化轉型展望33
第3章智能製造與海洋裝備製造35
3.1智能製造技術概述37
3.1.1工業4.0內涵37
3.1.2工業互聯網內涵38
3.1.3中國智能製造內涵40
3.2智能製造共性技術42
3.2.1工業物聯網42
3.2.2信息物理生產系統45
3.2.3數字主線45
3.2.4工業大數據46
3.2.5機器學習47
3.3海洋工程裝備與船舶智能製造戰略49
3.3.1工信部智能製造規劃49
3.3.2科學技術部重點研發計劃50
第2篇數字化設計篇
第4章海洋裝備產品數字化設計技術55
4.1海洋裝備產品數字化設計概述57
4.1.1設計流程57
4.1.2主流海洋裝備CAD設計系統59
4.1.3海洋裝備產品的MBD模型63
4.2面向三維設計評審的模型處理67
4.2.1基於中性文件的MBD建模與轉換69
4.2.2三維數模輕量化技術73
4.3海洋裝備產品虛擬裝配與人因工程仿真76
4.3.1產品虛擬裝配與工藝規劃76
4.3.2人因工程評估技術84
4.4基於Web的三維設計與協同85
4.4.1基於雲計算的三維設計變革85
4.4.2關鍵技術87
第5章海洋裝備產品性能分析的前後處理技術91
5.1海洋裝備產品性能分析概述93
5.1.1海洋裝備產品性能分析種類93
5.1.2海洋裝備產品性能分析流程95
5.1.3海洋裝備產品多學科分析與優化96
5.1.4主流的海洋裝備CAE軟件平臺97
5.2面向海洋裝備產品CAE分析的四邊形網格生成技術100
5.2.1海洋裝備產品CAE分析特點100
5.2.2三維中性面模型生成101
5.2.3四邊形網格生成107
5.2.4有限元網格重建與生成113
5.3多學科工程分析數據集成可視化116
5.3.1標量場數據可視化116
5.3.2矢量場可視化方法119
第6章海洋裝備產品數據全生命週期管理121
6.1海洋裝備產品全生命週期數據管理框架123
6.2海洋裝備產品全生命週期BOM管理125
6.2.1海洋裝備產品集成化BOM管理128
6.2.2BOM演變134
6.2.3基於BOM的數據查詢與可視化138
6.3海洋裝備產品的主數據管理141
6.3.1主數據管理技術141
6.3.2海洋裝備物料主數據信息142
6.3.3主數據管理143
6.3.4主數據管理平臺框架144
6.4基於MBD的海洋裝備產品PDM集成案例145
6.4.1產品設計模型與EBOM管理146
6.4.2BOM編碼規則管理147
6.4.3產品數據文檔管理與集成150
6.5基於OSLC的海洋裝備產品生命週期協同技術152
6.5.1概述152
6.5.2OSLC服務集成架構154
6.5.3OSLC服務化集成155
第7章基於模型的海洋裝備產品數字化工程159
7.1基於模型的系統工程概述161
7.1.1MBSE相關定義與特點161
7.1.2MBSE實施三要素164
7.1.3MBx相關概念區別170
7.2海洋裝備產品研發從MBD到MBE172
7.2.1MBE的概念173
7.2.2海洋裝備產品3D MBD建模173
7.2.3MBD的信息集成174
7.3MBSE的海洋平臺樁腿焊接應用案例179
7.3.1系統建模180
7.3.2樁腿MBD模型及傳遞182
7.3.3MBD進行PDM和MES集成183
第3篇數字化製造篇
第8章海洋裝備在製品工業物聯標識與信息集成189
8.1海洋裝備產品製造工業物聯框架191
8.1.1工業物聯網概念191
8.1.2工業物聯網框架193
8.2工業物聯統一標識195
8.2.1工業物聯標識概述195
8.2.2物聯編碼體系197
8.2.3工業物聯標識解析體系200
8.2.4工業物聯標識載體201
8.2.5海洋裝備產品工業物聯標識的賦碼方式203
8.2.6海洋裝備產品生產標識解析應用方式204
8.3海洋裝備產品DM碼、DPM和識別方法205
8.3.1DM碼設計205
8.3.2DPM的工藝試驗206
8.3.3DM碼的識別207
8.4基於工業物聯標識解析的在製品信息集成208
8.4.1物聯標識解析與設計系統(CAD/PLM)信息集成208
8.4.2物聯標識解析與製造信息系統集成209
8.4.3物聯標識解析與管理信息系統集成211
8.5基於工業物聯網的小組立製造系統案例215
8.5.1系統框架215
8.5.2船舶小組立板料統一物聯編碼215
8.5.3板架自動化智能印碼系統216
8.5.4板架自動下料設備集成220
8.5.5基於工業物聯的在製品裝焊一體化221
第9章海洋裝備產品製造的尺寸精度工程技術223
9.1尺寸精度工程概述225
9.1.1海洋裝備產品製造中的精度控制概述225
9.1.2尺寸精度控制流程與現狀227
9.2海洋裝備產品分段部件的測量精度控制235
9.2.1大尺寸部件測量關鍵技術235
9.2.2大尺寸部件精度管理測量技術239
9.3尺寸精度控制系統與應用241
9.3.1尺寸精度控制系統241
9.3.2海洋裝備產品總組精度控制250
9.3.3海洋裝備產品搭載精度控制253
9.4尺寸精度數字化工程的管理258
第10章海洋裝備製造的堆場佈局與物流261
10.1海洋裝備製造的堆場佈局263
10.1.1海洋裝備中間產品堆場佈局建模264
10.1.2堆場佈局優化273
10.2堆場間物流配送與調度284
10.2.1堆場物流配送與調度背景284
10.2.2物流配送與調度建模290
10.2.3物流配送與調度優化算法292
10.2.4某海洋裝備企業物流配送與調度實例299
10.2.5作業調度系統開發與驗證304
第11章海洋裝備產品生產虛擬工廠317
11.1虛擬工廠技術319
11.1.1虛擬工廠的內涵319
11.1.2信息物理系統320
11.1.3虛擬工廠體系與標準323
11.1.4虛擬工廠關鍵技術327
11.2虛擬工廠三維建模333
11.2.1工廠場景幾何建模334
11.2.2三維工廠虛擬佈局建模337
11.3虛擬工廠仿真343
11.3.1移動設備的運動仿真344
11.3.2虛擬人作業動作仿真345
11.3.3仿真運動碰撞檢測347
11.3.4基於關鍵幀的虛擬工廠作業動畫仿真348
11.4基於信息物理生產系統的虛擬工廠集成與執行349
11.4.1虛擬工廠與真實工廠的互聯互通349
11.4.2生產數據採集與監控351
11.4.3虛擬工廠仿真執行353
11.4.4基於虛擬工廠的智能管理353第12章大數據驅動的海洋裝備產品生產技術359
12.1概述361
12.2海洋裝備製造大數據特點與來源362
12.2.1相關概念與特點362
12.2.2海洋裝備製造大數據特點364
12.2.3海洋裝備製造大數據來源365
12.3海洋裝備製造大數據關鍵技術366
12.3.1大數據平臺366
12.3.2大數據處理374
12.4海洋裝備產品製造大數據典型應用場景385
12.4.1設備異常監控與預測386
12.4.2分段精度質量監控387
12.4.3船舶建造計劃要素識別387
12.4.4大數據驅動下的配送作業優化391
12.5大數據應用趨勢與展望393
第13章海洋裝備產品網絡化協同製造技術395
13.1網絡化協同製造系統397
13.1.1網絡協同製造內涵397
13.1.2網絡協同參考模型398
13.2海洋裝備產品網絡協同建造關鍵技術401
13.2.1網絡化協同要素401
13.2.2海洋裝備網絡協同製造體系407
13.2.3網絡協同基礎技術： 工業互聯網絡408
13.2.4網絡協同集成技術： 基於模型驅動的一體化集成419
13.2.5網絡協同數據基礎： 工業數據空間427
13.2.6網絡協同系統技術： 信息物理生產系統434
13.2.7網絡協同價值鏈技術： 供應、營銷和服務價值鏈協同436
13.3面向海洋裝備的網絡化協同製造系統平臺439
13.3.1平臺功能設計439
13.3.2基於中台的平臺構架方法442
第4篇展望篇
第14章展望――新一代海洋裝備產品智能製造453
14.15G賦能的工業物聯網455
14.2AI賦能海洋裝備產品製造459
14.3數字孿生製造461
參考文獻466
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