本書是“高等院校智能制造人才培養(yǎng)系列教材”之一，面向智能制造相關專業(yè)，以培養(yǎng)適應智能制造發(fā)展需求的人才。
本書以離散型智能制造系統等作為主要研究對象，在分析智能制造的定義、特點與關鍵技術的基礎上，介紹智能制造系統的發(fā)展過程、智能制造系統建模與仿真的概念和原理，闡述智能制造系統建模與仿真的模型元素、建模方法及其應用步驟，分析智能制造系統建模與仿真中的關鍵技術，介紹主流仿真軟件的功能、特點及其使用過程。書中提供了多個智能制造（生產）系統建模與仿真的研究案例，通過案例展現了智能制造系統建模與仿真技術的功能及應用。本書不僅配有豐富的思考題和習題，還配套相關電子資源，以滿足讀者需求。
本書是高等院校智能制造相關專業(yè)的教材，也可供智能制造系統設計、新產品研發(fā)、企業(yè)運營管理、設施規(guī)劃等領域的技術人員和管理人員參考。
周俊，上海工程技術大學，副教授。2007 年3 月日本琦玉大學理工學研究科生產科學專攻，博士畢業(yè)，獲工學博士學位，主要從事知識工程在生產領域的應用，企業(yè)信息化管理，以及復雜產品創(chuàng)新設計的知識融合理論研究；隨后在日本富士通株式會社擔任研究員，從事PDM/PLM開發(fā)，和企業(yè)信息化共享等研究；2007 年9 月-2009 年5 月，日本大阪大學人工智能研究所知識工程研究室助教，在完成教學工作的同時，從事基于本體、語義網在生產科學、及醫(yī)學領域中的應用研究；2009 年10 月至今，上海工程技術大學機械工程學院教師，結合自己的教學方向主要從事生產系統建模與仿真、企業(yè)資源計劃（ERP）研究，以及產品創(chuàng)新的研究；2012 年7 月-2013 年7 月，日本首都大學東京系統工程研究科客員研究員，主要從事系統工程中產品服務系統的研究，為企業(yè)可持續(xù)化生產和制造提供方法和理論依據。在智能制造工程專業(yè)擔任《智能制造基礎》《生產系統建模與仿真》《智能生產線實訓技術》等多門主干課程教學，多次參加教育部、中國互聯網研究院和標準化研究所、高等研究院等主辦的各類智能制造技術培訓。參與校企（海爾數字科技有限公司）合作智能制造實訓線技術方案的設計；主持上海電氣集團自動化鋰電池智能產線的建模與仿真優(yōu)化項目，項目中標獲得好評。近年帶領研究生從事智能設備故障診斷研究，在國際會議及核心期刊多次發(fā)表論文。
第1章 智能制造技術的產生及發(fā)展 1
1.1 智能制造的產生 3
1.1.1 智能制造的發(fā)展歷程 3
1.1.2 我國制造業(yè)的發(fā)展形勢 5
1.1.3 智能制造是建設制造強國的主攻方向 6
1.2 智能制造的概念及特征 7
1.2.1 智能制造的定義 7
1.2.2 智能制造的特征 9
1.2.3 智能制造的關鍵技術 11
1.3 推進智能制造對制造企業(yè)的價值 12
本章小結 13
思考題與習題 13
第2章 智能制造系統基礎 14
2.1 先進制造系統的發(fā)展 16
2.1.1 計算機集成制造系統（CIMS） 16
2.1.2 敏捷制造系統（AMS） 20
2.1.3 智能制造系統（IMS） 24
2.2 智能制造系統架構 25
2.2.1 智能制造系統的綜合特征 25
2.2.2 智能制造系統基本架構 26
2.2.3 智能制造系統研究的支撐技術 30
2.3 智能生產系統 31
2.3.1 智能生產系統的組成 31
2.3.2 智能生產系統的功能 36
2.3.3 智能工廠 39
本章小結 46
思考題與習題 46
第3章 離散事件系統基礎 47
3.1 系統建模與仿真 49
3.1.1 系統、模型與仿真的概念 49
3.1.2 系統、模型與仿真的關系 51
3.1.3 系統仿真的必要性 52
3.2 離散事件系統 53
3.2.1 離散事件系統建模的基本元素 54
3.2.2 離散事件系統建模與仿真步驟 56
3.2.3 離散事件系統仿真程序的結構 59
3.3 系統仿真的調度策略 60
3.3.1 事件調度法 60
3.3.2 活動掃描法 64
3.3.3 進程交互法 66
3.3.4 消息驅動法 69
3.4 仿真時鐘推進機制 71
3.5 離散型智能制造 76
3.5.1 離散型制造業(yè)的特點 76
3.5.2 離散型智能制造的發(fā)展 77
3.5.3 離散制造系統建模與仿真 86
本章小結 90
思考題與習題 90
第4章 制造系統的建模方法 91
4.1 面向對象技術 93
4.1.1 面向對象的基本概念 93
4.1.2 面向對象分析與設計 98
4.1.3 面向對象的建模語言 101
4.1.4 面向對象的建模技術 105
4.2 IDEF建模與設計 107
4.2.1 IDEF0建模方法 108
4.2.2 IDEF1x建模方法 114
4.2.3 IDEF1x建模步驟 118
4.3 Petri網建模理論 120
4.3.1 Petri網的基本概念 120
4.3.2 Petri網的運行規(guī)則 123
4.3.3 Petri網的事件關系分析 124
4.3.4 Petri網性能分析 127
4.4 排隊系統模型 130
4.4.1 排隊系統的基本概念 130
4.4.2 排隊系統的建模方法 131
4.4.3 排隊系統的仿真案例應用 135
4.5 庫存系統模型 137
4.5.1 庫存系統的基本知識 137
4.5.2 確定性庫存模型 140
4.5.3 隨機性庫存模型 143
4.5.4 庫存系統的仿真 145
4.6 基于Agent的智能制造系統中的應用 148
4.6.1 Agent及多Agent系統 149
4.6.2 基于Agent的智能制造車間設計 151
4.6.3 基于Agent的智能制造系統仿真 158
本章小結 162
思考題與習題 162
第5章 建模與仿真技術 165
5.1 建模與仿真的概念 168
5.2 制造系統建模與仿真的作用 171
5.3 建模與仿真技術的特點 174
5.4 建模與仿真的關鍵技術 176
5.5 仿真模型的校核、驗證與確認 178
5.5.1 校核、驗證與確認的基本概念 178
5.5.2 校核、驗證與確認的基本原則 180
5.5.3 校核、驗證與確認的實施過程 182
5.5.4 校核、驗證與確認的技術與方法 185
5.6 建模與仿真技術的發(fā)展趨勢 187
本章小結 188
思考題與習題 188
第6章 虛擬制造技術 189
6.1 虛擬制造概述 191
6.1.1 虛擬現實的概念 191
6.1.2 虛擬制造的定義及特點 192
6.1.3 虛擬制造的分類 193
6.1.4 虛擬制造在現代裝備制造業(yè)的作用 195
6.2 虛擬制造系統 196
6.2.1 虛擬制造系統體系結構 197
6.2.2 虛擬制造系統的組成 199
6.2.3 虛擬制造系統的建模 201
6.3 虛擬樣機技術 215
6.3.1 虛擬樣機技術的基本概念 215
6.3.2 虛擬樣機關鍵使能技術 217
本章小結 221
思考題與習題 221
第7章 信息物理系統基礎 222
7.1 CPS的內涵 224
7.1.1 CPS的來源 224
7.1.2 CPS的定義 225
7.1.3 CPS的特征 225
7.2 CPS的體系結構 228
7.2.1 單元級CPS 229
7.2.2 系統級CPS 230
7.2.3 SoS級CPS 230
7.2.4 CPS體系結構的特點 232
7.3 智能制造系統中的CPS建模與仿真 232
7.3.1 CPS在智能制造系統中的框架 232
7.3.2 CPS的建模與仿真系統 235
本章小結 237
思考題與習題 237
第8章 面向智能制造的數字孿生 238
8.1 數字孿生建模技術 240
8.1.1 數字孿生的概念 240
8.1.2 數字孿生的模型 241
8.1.3 數字孿生模型構建準則 243
8.1.4 數字孿生模型構建理論體系 245
8.1.5 數字孿生的關鍵技術 248
8.2 數字孿生車間概念 253
8.2.1 數字孿生車間的概念模型 253
8.2.2 數字孿生車間運行機制 255
8.2.3 數字孿生車間的特點 256
8.3 數字孿生在智能制造中的應用 258
8.3.1 數字孿生在智能制造系統中的應用 258
8.3.2 制造企業(yè)數字孿生模型的組成 259
8.3.3 數字孿生在裝配線上的應用 261
8.4 數字孿生和CPS的關聯與區(qū)別 263
8.5 數字孿生和虛擬仿真的關聯與區(qū)別 264
本章小結 265
思考題與習題 265
第9章 智能制造系統的仿真應用 266
9.1 仿真技術的發(fā)展狀況 268
9.2 常用的仿真軟件介紹 269
9.2.1 Flexsim 270
9.2.2 Arena 271
9.2.3 AutoMod 272
9.2.4 Plant Simulation 273
9.3 Witness仿真軟件 274
9.3.1 Witness 用戶界面 275
9.3.2 Witness 的建模元素 278
9.3.3 Witness仿真應用實例 294
本章小結 309
思考題與習題 310
參考文獻 311
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