智慧型製造之虛擬完美模型：驅動創新與精益產品

基本信息

作者：[美]麥可·格里夫斯（Michael Grieves）著

ISBN(書號)：978-7-111-56101-9

叢書名：工業控制與智慧型製造叢書

出版日期：2017-03

版次：1/1

開本：16

定價：￥69.00

內容簡介

本書擴展了麥可·格里夫斯博士關於產品全生命周期管理的開創性觀點，深入闡述了智慧型模型是如何經過描述、定義、建造、服務等一步步演變和成長為完整的產品數字孿生。本書不僅包括性能建模和仿真，也包括成本/利潤和質量的仿真，以實現商業決策的自動化；不僅考慮機器人仿真，也考慮人因工程，並對全生命周期數字神經系統——BOM主線進行深入論述，對系統工程、多學科最佳化、機電軟一體化建模、物聯網也有獨到見解。本書最後還結合中國製造2025，對整合人、組織、流程/實踐的關鍵實施成功要素提出了實用建議。
本書深入闡述了如何通過產品全生命周期管理驅動創新和精益產品，企業如何通過連線物理產品和虛擬產品（它們往往在生產過程中會產生產品的信息，即虛擬產品）來為企業自身及客戶獲得價值。作者作為PLM領域開創性的創造者及思想的領導者，通過本書將行業實踐以及學術框架都呈現了出來。

譯者序
推薦序
前言
第1章　虛擬完美 1
1.1　定義產品生命周期管理 3
1.2　產品的概念 3
1.3　虛擬產品的前提 4
1.3.1　物理對象具有信息的等效性 4
1.3.2　信息是被浪費的物理資源的替代品 6
1.3.3　直到最後一刻和只要有可能，用位元組替代所用的實物 9
1.3.4　產品在本質上具有雙重性——它們既是物理的，也是虛擬的 11
1.3.5　不斷完善用於仿真的物理世界模型 11
1.3.6　信息可以用來減輕風險和減少不確定性 12
1.4　精益和創新 15
參考文獻 16
第2章　虛擬描述 17
2.1　定義PLM 18
2.2　什麼是產品生命周期 18
2.2.1　感知價值 20
2.2.2　需求分析和規劃 20
2.2.3　概念和原型 21
2.2.4　產品工程 21
2.2.5　製造工程 22
2.2.6　製造生產 22
2.2.7　銷售和分銷 23
2.2.8　服務 23
2.2.9　報廢和回收 23
2.2.10　小結 24
2.3　產品生命周期和產品生命周期曲線 24
2.4　PLM定義：要素和影響（啟示） 24
2.4.1　範圍 25
2.4.2　方法 26
2.4.3　PLM的組成部分 27
2.4.4　精益及其延伸 27
2.5　PLM的特徵 27
2.6　PLM驅動因素 29
2.6.1　外部驅動因素 30
2.6.2　內部驅動因素 31
2.7　回歸未來 32
參考文獻 32
第3章　虛擬有用 33
3.1　創造 34
3.1.1　需求分析和驗證 34
3.1.2　模型發布 35
3.1.3　設計評審 35
3.1.4　數字樣機 35
3.1.5　工程變更流程 36
3.1.6　組件更新 37
3.1.7　預發布協同 37
3.1.8　產品集成 38
3.1.9　產品配置控制和驗證 38
3.1.10　行為與性能分析 39
3.1.11　採購 40
3.1.12　行銷材料 40
3.1.13　下一代產品 41
3.1.14　用於何處 41
3.1.15　包裝 42
3.2　構造 43
3.2.1　快速原型製造 43
3.2.2　列印製造 43
3.2.3　製造工藝清單創建 44
3.2.4　工廠仿真 44
3.2.5　工作指導書 45
3.2.6　差錯預防 46
3.2.7　完工檔案創建 46
3.3　支持 47
3.3.1　配置管理 47
3.3.2　維護、服務和維修 48
3.3.3　假冒零件的預防 48
3.3.4　產品延伸 48
3.3.5　性能反饋 49
3.3.6　產品即服務 49
3.3.7　服務即產品 50
3.4　報廢 50
3.4.1　法規符合性 50
3.4.2　項目歸檔 50
3.5　未來的用例 51
參考文獻 51
第4章　虛擬無價 52
4.1　感知價值 54
4.2　產品購買者 55
4.2.1　產品成本 56
4.2.2　產品效益 59
4.3　產品生產者 65
4.4.1　產品利潤曲線 66
4.4.2　價值、價格與成本 69
參考文獻 70
第5章　虛擬不可分 71
5.1　“虛擬產品”是什麼 72
5.2　信息鏡像模型 74
5.3　虛擬產品的價值 76
5.4　評估虛擬產品 77
5.5　虛擬測試的發展 78
5.6　虛擬產品表達的演變 81
5.7　產品模型 81
5.8　演變的階段 82
參考文獻 87
第6章　虛擬現實 88
6.1　被動產品對象 90
6.2　機器人對象 92
6.2.1　自主機器人 95
6.3　對象——人 96
6.4　虛擬產品、物理產品和人互動 98
參考文獻 100
第7章　虛擬在進行 101
7.1　定義仿真和仿真的類別 103
7.2　仿真實際載荷 104
7.2.1　人機互動仿真 106
7.2.2　仿真與測試 107
7.3　全產品生命周期仿真 109
7.3.1　創造 109
7.3.2　構造 114
7.3.3　維持 116
參考文獻 117
第8章　虛擬實現 118
8.1　流程與實踐示例 120
8.2　實踐/流程圖譜 121
8.3　無差異的區別 122
8.4　流程與實踐有不同的特徵 123
8.4.1　精益與創新 123
8.4.2　可預測與不可預測 124
8.4.3　輸入、程式驅動與目標追求 125
8.4.4　精確與模糊 125
8.4.5　可編碼/可計算與可論證/可協商 125
8.4.6　效率與效果 126
8.4.7　無摩擦與摩擦 127
8.4.8　最佳化與滿意策略 128
8.4.9　自動導航與意會 129
8.4.10　基於訓練的與基於教育的 129
8.5　流程源於實踐 130
8.6　在產品生命周期中的流程和實踐 130
8.7　不匹配的狀況和活動 131
8.7.1　機械的實踐 131
8.7.2　官僚的流程 132
8.8　流程和實踐有不同的信息需求 132
8.9　小數據與大信息 132
8.10　組織中的藝術 133
參考文獻 133
第9章　虛擬員工 135
9.1　虛擬產品工程實踐 137
9.2　硬體規則 139
9.2.1　維持現狀是最省力的 140
9.2.2　改變是痛苦的 141
9.2.3　行為主義不起作用 142
9.2.4　自我改變 143
9.2.5　專注是關鍵 144
9.3　虛擬空間和知識保留 145
9.4　組織變革 147
參考文獻 150
第10章　虛擬信息 151
10.1　創建階段 153
10.1.1　需求 153
10.1.2　產品結構 154
10.1.3　機電一體化 158
10.1.4　工程分析與測試 160
10.1.5　產品創建工作流 161
10.2　構建階段 162
10.2.1　工藝流程清單 162
10.2.2　實物階段 164
10.3　支持階段 165
10.3.1　維護 165
10.3.2　服務清單 166
10.3.3　操作狀態更改 167
10.3.4　產品操作指導書 169
10.4　報廢處置階段 170
10.4.1　報廢清單 170
第11章　虛擬無瑕 172
11.1　產品質量生命周期 173
11.1.1　感知價值 174
11.1.2　需求 174
11.1.3　設計 175
11.1.4　規格 175
11.1.5　樣例 176
11.1.6　性能 177
11.1.7　影響 177
11.2　產品質量層次 177
11.2.1　感知價值–需求 178
11.2.2　需求–規格 178
11.2.3　規格–樣例 178
11.2.4　樣例–性能 179
11.3　生成質量的雙重產品 179
11.3.1　創建 179
11.3.2　製造 180
11.3.3　支持 183
11.3.4　報廢 184
11.4　質量反饋迴路 184
參考文獻 186
第12章　虛擬連線 187
12.1　供應鏈和供應網 188
12.2　同時需要供應鏈和供應網的產品 190
12.3　供應商零件質量置信等級制度 190
12.4　供應鏈和供應網的特性對比 191
12.4.1　基於物理資源與基於數字資源 192
12.4.2　不可見的物資與粒狀信息 192
12.4.3　有序與一體化 192
12.4.4　低可見性與高可見性 193
12.4.5　產品優先於信息與信息優先於產品 193
12.4.6　低IS整合與高IS整合 194
12.5　供應網效益 194
12.5.1　產品提供者的供應網效益 195
12.5.2　供應商的供應網效益 195
12.6　產品生命周期中的供應網 196
12.6.1　創建 196
12.6.2　精益和創新 199
12.6.3　構建 200
12.6.4　支持 201
12.6.5　報廢 203
12.7　假冒零件 203
參考文獻 204
第13章　虛擬無法分辨 205
13.1　產品生命周期管理與系統工程 206
13.2　定義系統 206
13.3　定義系統工程 207
13.4　從需求到驗證與確認 209
13.5　系統工程師如同會計師 210
13.6　模型、系統工程與產品全生命周期管理 210
13.6.1　流程模型 211
13.6.2　行為模型與空間模型 212
13.6.3　基於模型的系統工程 213
13.6.4　PLM模型 213
13.6.5　產品信息反饋迴路 214
13.6.6　系統工程與PLM的比較 215
13.6.7　聚焦產品開發與聚焦產品生命周期 215
13.6.8　基於功能與基於產品生命周期 216
13.6.9　物理產品與實物和虛擬產品 216
13.6.10　基於文檔與基於數字 217
13.6.11　深入與寬泛 217
13.7　對於未來發展方向的建議 218
13.7.1　集成使用系統工程與產品生命周期管理 218
13.7.2　系統工程進入整個產品生命周期 218
13.7.3　PLM採用系統工程方法 218
參考文獻 219
第14章　虛擬成功 220
14.1　人員 221
14.1.1　保證高管層領導力 221
14.1.2　培訓 222
14.1.3　互相學習 222
14.1.4　專注 222
14.2　流程/實踐 222
14.2.1　流程和實踐的區別 222
14.2.2　重塑數位化環境的流程 223
14.2.3　實踐或者流程類型匹配的指導 223
14.2.4　與實踐或者流程類型匹配的信息量 224
14.2.5　捕捉實踐中的活動 224
14.3　技術 225
14.3.1　匹配技術與用例 225
14.3.2　不要定製軟體 225
14.3.3　繼續評估其他技術產品 226
14.4　成功的要素 226
14.4.1　對未來的願景 226
14.4.2　對當前情形的評估 227
14.4.3　縮小差距的計畫 229
14.4.4　必要的資源 229
14.4.5　溝通及接受 230
14.4.6　領導力 231
參考文獻 232
第15章　虛擬智慧型 233
15.1　物聯網特徵 234
15.1.1　智慧型產品 234
15.1.2　感知 234
15.1.3　轉譯 235
15.1.4　驅動 235
15.1.5　智慧型的、連線的產品 236
15.1.6　通信 236
15.1.7　收集、評估和回響 236
15.1.8　保護 236
15.2　物聯網與數字孿生模型 237
15.3　物聯網服務用例 238
15.3.1　配置管理 238
15.3.2　監測 238
15.3.3　評估/維修 238
15.3.4　預測 238
15.3.5　增強現實 239
15.3.6　產品增強 239
15.3.7　偽造檢測 240
15.3.8　產品性能反饋 240
15.4　物聯網問題 241
15.4.1　信息物理安全 241
15.4.2　海量數據，有限的信息 241
15.4.3　互操作性/一致性/標準化 242
15.4.4　從機器之間逃脫 242
15.4.5　非增值 242
15.5　整個產品生命周期中的物聯網 243
15.5.1　物聯網產品創建 243
15.5.2　用例 244
15.5.3　唯一性 244
15.5.4　安全性 244
15.5.5　位置 244
15.5.6　智慧型物聯網建設 245
15.5.7　連線過程中的物聯網支持 245
15.5.8　物聯網驗證廢棄處置 245
15.5.9　提供廢棄處置流程 245
15.5.10　驗證廢棄處置 246
15.6　中國製造2025和PLM 246
15.6.1　農機裝備 247
15.6.2　生物醫藥與高性能醫療器械 247
15.6.3　新材料 248
15.6.4　電力裝備 248
15.6.5　節能與新能源汽車 249
15.6.6　先進軌道交通裝備 249
15.6.7　海洋工程裝備及高科技船舶 249
15.6.8　航空航天裝備 250
15.6.9　高檔數控工具機和機器人 251
15.6.10　新一代信息技術 251
第16章　虛擬尚未實現 253
16.1　技術 253
16.2　流程/實踐 254
16.3　人員 254

智慧型製造之虛擬完美模型：驅動創新與精益產品

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