直击企业转型中的痛点问题
全书共3篇，它们在系统上互为基础。第1篇为智能工厂阐述了智能工厂中流程的变化，流程中涉及的组织、技术、法律、人性化等方面的内容，并介绍了新的商业模型及其相关的转型策略。★商业模式的创新★生产计划与控制的变化★未来生产中人的工作★工业4.0的数据、信息和知识★工业4.0的网络安全★用于规划和生产的组织、质量IT系统★工业4.0工厂规划方面★工业4.0的法律问题：框架条件、挑战和解决方案★生产环境的转型战略★客户系统地参与创新过程★工业4.0与能源效率提升第2篇为机电一体化（信息-物理融合）的自动化组件描述了生产过程中所需要的信息物理系统元件，包括从具有存储功能的智能组件，到将其与工具、机床以及连接设备一起延展为信息物理系统，最后到安装、物流、自动化等内容。★基因智能工件★智能刀具★联网机床★加工设备和包装机★输送系统★物流4.0★装配4.0★可变模块化的自动化系统第3篇为工业4.0的应用实例介绍了工业4.0在汽车工业、航空工业、电子工业以及个性化小批量生产制造中的应用，包括切削加工的交互设备、交互装配设备、包装设备等内容。★联网设备在切削加工中的应用★装配系统：“全球生产”学习工厂中的可扩展自动化★工业4.0在加工技术领域的应用★工业4.0在飞机制造领域的应用★智能联网在电子品生产中的应用★小批量个性化生产的智能工厂★工业4.0在汽车制造领域的应用拖动右侧滚动条可以查看全目录▼目录???目录
译者序
作者简介
前言
导语——从计算机集成制造（CIM）到工业4.0
第1篇 智能工厂
第1章商业模式的创新2
1.1从产品供应商到解决方案提供商的转型2
1.2数字孪生作为预测分析的基础6
1.3通过新的创新流程引入新的商业模式和
客户导向的创新类型8
1.4网络式增值系统11
1.5协作平台13
1.6转型为工业4.0企业15
参考文献17
第2章生产计划与控制的变化21
2.1PPS概述21
2.2通过提供数据提高透明度和PPS的
效果22
2.3PPS任务的数字化潜力23
2.3.1生产计划23
2.3.2订单管理和订单发送24
2.3.3二级需求规划25
2.3.4外部采购粗略计划和外部采购规划25
2.3.5生产需求规划27
2.3.6自产计划27
2.3.7自产控制27
2.3.8库存管理28
2.3.9生产控制29
2.4关于PPS4.0的几种说法30
参考文献33
第3章未来生产中人的工作35
3.1工业4.0对员工的意义35
3.2基础概念和模型37
3.2.1人-技术-组织（MTO）的概念37
3.2.2负荷-要求模型38
3.2.3辅助系统设计39
3.2.4系统人体工程学分析40
3.3工业4.0中生产员工的技能培训41
3.3.1由工业4.0带来的生产工作的发展
趋势41
3.3.2未来生产员工的特征42
3.3.3未来生产员工的培训需求44
3.4个性化的动态员工信息系统45
3.4.1员工信息系统概况46
3.4.2个性化的员工信息49
3.4.3动态的员工信息52
3.5人-机器人交互53
3.6人力资源管理54
3.6.1更强大的网络化和数字化带来的
影响55
3.6.2人口变化和价值观变化带来的影响56
3.6.3生产技术环境的影响57
3.6.4示例：为管理人员减轻认知负担58
参考文献59
第4章工业4.0的数据、信息和
知识62
4.1云端的机器控制——自动化作为一种
服务62
4.1.1云平台和云服务的导入62
4.1.2生产云的潜力63
4.1.3实现基于云的自动化途径64
4.2大数据68
4.2.1定义68
4.2.2工具69
4.2.3应用程序70
4.2.4可能的应用70
4.3通信72
4.3.1生产通信技术：为工业4.0做
准备72
4.3.2现场层面的通信73
4.3.3工厂中的无线通信74
4.3.4中间设备和标准：工厂间相互
联网74
4.3.5触觉互联网的潜力75
参考文献75
第5章工业4.0的网络安全78
5.1动机78
5.2安全威胁和挑战79
5.2.1工业4.0的特征79
5.2.2威胁80
5.2.3对网络安全的要求81
5.3网络安全：解决方案84
5.3.1安全指南84
5.3.2产品和专有技术保护85
5.3.3应用程序的安全性88
5.3.4数据主权：工业数据空间90
5.4总结93
参考文献94
第6章用于规划和生产的组织、质量及
IT系统96
6.1业务流程系统96
6.1.1用于业务流程规划和生产的系统96
6.1.2规划与排程的趋势98
6.2组织和IT
6.2.1规划和运营组织
6.2.2支持规划和运营的信息物理系统
6.3质量和信息技术（IT）
6.3.1计算机化的质量
6.3.2工业4.0背景下的趋势
6.3.3结论
参考文献
第7章工业4.0工厂规划方面
7.1数字工厂的现状与未来的发展
7.1.1数字工厂的定义
7.1.2数字工厂的方法和工具
7.1.3数字工厂的优势
7.2数字工厂对工业4.0工厂规划的贡献
7.2.1运营分析
7.2.2粗略规划
7.2.3精细规划
7.2.4执行
7.2.5运营、调整和适应
7.3总结与展望
参考文献
第8章工业4.0的法律问题：框架
条件、挑战和解决方案
8.1采取行动的必要性
8.2数据主权
8.2.1概念上的保护方向
8.2.2直接影响范围内的保护
8.2.3知识产权
8.2.4商业机密保护
8.2.5通过软件保护实现数据主权
8.2.6数据所有权
8.2.7小结
8.3责任和合法交易
8.3.1责任
8.3.2法律行为
8.4数据保护法
8.4.1企业的共同决策
8.4.2企业的基本要求
8.4.3与第三方合作
8.5IT安全法
8.5.1IT安全法的范围
8.5.2对工业4.0的影响
8.5.3BSI的调查权力
8.6小结
参考文献
第9章生产环境的转型战略
9.1确定行动需求
9.2生产中的变更管理
9.2.1生产中变更管理的结构和背景
9.2.2数字化生产的变更流程
9.2.3生产变更的分析
9.2.4小结
9.3CPPA要求的定义
9.3.1生产中设计规范创建现状
9.3.2CPPA设计规范创建的流程及清单
9.4构思与实现方法
9.4.1产品开发及系统开发的现状
9.4.2信息物理生产设备（CPPA）的开发
方法
9.5总结
参考文献
第10章客户系统地参与创新过程
10.1数字化时代客户参与的必要性和机会
10.2通过开放创新开拓创新过程
10.3客户参与创新过程
10.3.1客户参与的阶段
10.3.2客户和外部人员的参与方法
10.3.3创意、概念和技术
10.4从大规模定制到客户创新产品
10.5敏捷开发过程
10.6可适应和可定制产品的产品结构
10.7可适应和可定制产品的成本评估
参考文献
第11章工业4.0与能源效率提升
11.1生产中的能量流和能源效率
11.2能源效率背景下的信息物理生产
系统
11.3能耗透明的机器
11.4工艺链及动态能源流中的能源效率
11.5工厂层面的能源效率
11.5.1热耗散的三维监测
11.5.2多级模拟
11.6总结与展望
参考文献
第2篇 机电一体化（信息-物理融合）的自动化组件
第1章基因智能工件
1.1愿景：基因智能工件
1.2愿景：基因智能工件的分类
1.3实施：工件能力
1.3.1数据采集
1.3.2工件识别和工件上的数据存储
1.3.3通信
1.4应用
1.4.1加工制造阶段的应用
1.4.2使用阶段的应用
参考文献
第2章智能刀具
2.1刀具——迄今和未来
2.2智能刀具的当前用法及实例
2.2.1刀具的分类
2.2.2智能刀具的应用案例
2.2.3连接智能刀具的接口
2.3刀具监控
2.4智能刀具的使用周期
2.4.1动机
2.4.2智能刀具的功能块
2.4.3小结和展望
参考文献
第3章联网机床
3.1通过高效的CAD-CAM-NC链进行前端
加载
3.1.1CAD-CAM-NC链
3.1.2当今CAM系统中的自动化机制
3.1.3进一步的研究和实践方法
3.1.4小结
3.2产品开发过程中的工艺过程与机床特性
仿真
3.2.1加工准备阶段数控程序的优化
3.2.2来自生产工具开发阶段的知识
反馈
3.2.3小结
3.3制造企业的大数据分析
3.3.1CAD-CAM-NC链的一体化网络
3.3.2工艺数据反馈和语境化
3.3.3数据评估
3.3.4小结
3.4工业4.0对机床状态监测的推动
3.4.1自我监控机床的愿景
3.4.2用于服务寿命预测的机床部件
模型
3.4.3集成到生产环境
3.4.4小结
3.5以用户为中心的新机床操作方案
3.5.1传统的操作理念
3.5.2新的运营理念
3.5.3以用户为中心的操作理念的要求
3.5.4生产环境中的触摸屏操作
3.5.5以用户为中心的对话框设计
3.5.6中间件
3.5.7小结
3.6结论
参考文献
第4章加工设备和包装机
4.1消费品生产4.0
4.1.1消费品大规模生产的设备
4.1.2食品和制药行业的趋势
4.1.3可变的加工工艺
4.2可变工艺链中从材料到产品
4.2.1可变流程
4.2.2加工设备的变体层
4.3可变加工设备的要素
4.3.1质量控制工艺
4.3.2优质材料和优质产品
4.3.3可变的作用对
4.4可变加工设备
4.4.1可变设备结构
4.4.2自我监控和自我优化的机床
4.4.3工艺集成的机电一体化仿真
4.4.4可变设备的自动化清洁方面
4.4.5操作员辅助
参考文献
第5章输送系统
5.1设备连接
5.1.1自动化生产中的连接
5.1.2传输系统的柔性化
5.1.3经典布置结构中柔性连接的潜力
5.1.4以增量制造为例，传输系统柔性的
最大化
5.2机器人输送系统
5.2.1机器人传输系统中的传感器集成
5.2.2机器人传输系统的直观编程
5.2.3应用案例：高度柔性的工件传输
5.3输送系统中的夹持技术
5.3.1功能集成的夹持系统
5.3.2具有适应能力的夹持系统
参考文献
第6章物流4.
6.1供应链4.0的数字化和网络化
6.1.1食品供应链中智能承载装置（冷藏箱）
的使用
6.1.2以刀具供应链为例的云中协同生命
周期管理
6.2数字工具在物流规划中的应用
6.2.1虚拟现实在人工分拣系统规划中的
应用
6.2.2物流系统的协同规划和调试
6.3数字物流过程中与人连接的接口
6.3.1针对高效人工分拣的信息交换的
新形式
6.3.2工艺数据表达和收集的叉车驾驶员
辅助系统
6.4工业4.0生产和配送中自动柔性物料
流的控制理念
6.4.1通过自动软件生成来有效地创建
物流系统的控制系统
6.4.2使用分布式物料流控制来实现可转换
物料流系统
6.5引入和使用RFID进行分散数据
管理
6.5.1引入RFID的创新概念和工具
6.5.2工艺数据自动获取和提供
参考文献
第7章装配4.
7.1动机
7.2产品和设备实例
7.2.1产品实例
7.2.2设备实例
7.3解决方案中的中性能力描述
7.3.1概念和实例
7.3.2优点
7.3.3能力的分类
7.4 CAD产品分析-产品要求的生成
7.4.1逐个拆装——确定装配顺序和装配
动作
7.4.2工艺参数的定量确定
7.4.3确定零件接口
7.5自动装配规划
7.5.1引言及系统概况
7.5.2利用已知布局生成设备能力
模型
7.5.3自动装配规划中的要求-能力
平衡
7.5.4平衡模块的举例说明
7.5.5推荐操作的自动导出
7.5.6备选规划方案的评估和选择
7.5.7自动生成装配规程
7.6自动化集成
7.6.1生产组件的自动配置（即插
即用）
7.6.2时间最优的机器人系统路径
规划
7.6.3目标系统的分配和代码生成
7.7以供应系统为例的自动硬件设计
7.7.1基础
7.7.2物理仿真
7.7.3边界条件
7.7.4基于仿真的设计
7.7.5加工和验证
7.7.6小结
7.8总结
参考文献
第8章可变模块化的自动化系统
8.1自动化金字塔
8.1.1借助智能产品的分散式工艺
控制
8.1.2借助智能现场设备的现场任务和
控制任务的融合
8.1.3纵向集成和基于云的模块化IT
系统
8.2智能联网
8.2.1工业4.0的通信标准
8.2.2自动化技术中的以太网
8.2.3自动化技术中信息建模的标准
参考文献
第3篇 工业4.0的应用实例
第1章联网设备在切削加工中的
应用
1.1机械组件的柔性小批量生产
1.1.1边界条件和生产环境
1.1.2联网生产的解决方案
1.2网络化大批量生产中的辅助解决
方案
1.2.1辅助解决方案的结构
1.2.2操作员引导
1.2.3数据分析和错误评估
1.3珩磨系统的数字化解决方案
1.3.1大规模生产中的珩磨
1.3.2珩磨机床的远程维护解决方案
1.3.3通过机床连接实现云服务
1.4注塑机部件的生产
1.4.1注塑机
1.4.2机器部件的生产设备
1.4.3智能制造设备
1.4.4纵向和横向联网
1.4.5自组织的运输过程
1.5结论
参考文献
第2章装配系统：“全球生产”学习
工厂中的可扩展自动化
2.1工业4.0背景下的学习工厂
2.1.1“全球生产”学习工厂的目标
设定
2.1.2学习工厂中的工业4.0观点
2.1.3学习工厂的结构
2.2可扩展自动化的概念
2.2.1装配自动化面临的挑战
2.2.2可扩展自动化的原则
2.2.3可扩展自动化的潜力
2.2.4可扩展自动化概念的结论
2.3可扩展自动化在“全球生产”学习工厂中
的实施
2.3.1学习工厂的扩展等级
2.3.2学习工厂中可扩展自动化的技术性
实施
2.4展望
参考文献
第3章工业4.0在加工技术领域的
应用
3.1 FORFood——个性化食品加工和包装的
批量定制
3.1.1为客户个性化餐饮定制（单件批量）
的食品加工
3.1.2适用于个性化包装的规格柔性的加工
过程
3.1.3适用于规格柔性化热成型的数字
成型
3.1.4基于多轮廓模具的柔性密封工艺
3.1.5个性化合装包的自动化生产
3.2自动化的火腿精细分割
3.2.1问题提出
3.2.2设备
3.2.3火腿特征的获取
3.2.4切割顺序
3.2.5过程步骤和整体过程的建模与仿真的
参考Petri网络的方法
3.2.6总结
3.3印刷业的认知系统
3.3.1印刷业日益增加的成本压力
3.3.2减少浪费作为可能的控制杆
3.3.3调节方法
3.3.4技术评估
3.3.5胶印机的经济性评估
3.3.6总结
参考文献
第4章工业4.0在飞机制造领域的
应用
4.1对行业的考量
4.1.1经济的应用条件
4.1.2技术和组织上的特征
4.1.3工业4.0方法及实际情况
4.2用于重要任务的支持技术
4.2.1机身装配
4.2.2涡轮叶片的装配
4.2.3燃烧室检查
4.3横截面支持技术
4.3.1用于机身外部结构的移动机器人
4.3.2用于加工任务的可移动机器人
系统
4.3.3人机系统
4.4集成技术
4.4.1目标和方法
4.4.2解决方案示例
4.4.3集成的支持条件
参考文献
第5章智能联网在电子品生产中的
应用
5.1电子系统是物联网的基础和典范
5.1.1基于先进电子制造技术的物联网
推动者
5.1.2电子系统生产是工厂数字化的
典范
5.2生产和物流的完全自动化
5.2.1工艺自动化和信息自动化
5.2.2可追溯性
5.2.3CPS的识别与互联
5.3动态价值链
5.3.1个性化的产品配置
5.3.2优化的订单处理
5.3.3柔性生产系统
5.4零出错生产
5.4.1质量保证
5.4.2大数据与智能数据
5.4.3人机交互
5.5综合信息系统
5.5.1产品开发
5.5.2CAD/CAM耦合
5.5.3与制造执行系统（MES）连接
5.6参考模型
5.6.1发展成为数字化企业
5.6.2绿地方法与棕地方法
5.6.3示例：在安贝格和成都的西门子
工厂
参考文献
第6章小批量个性化生产的智能
工厂
6.1智能工厂KL系统架构
6.1.1系统架构的概念
6.1.2系统构架的要求与规范
6.1.3总结
6.2系统构架的实现
6.2.1产品层
6.2.2生产层
6.2.3供应层
6.2.4集成层
6.2.5系统层
6.3应用场景
6.4总结与展望
参考文献
第7章工业4.0在汽车制造领域的
应用
7.1以物料流分析为例：生产物流中的
大数据分析
7.1.1生产物流中的分析技术和数字
孪生
7.1.2数字孪生中的物料流分析
7.1.3结论和展望
7.2物流4.0-提升动态性能的优化方法
7.2.1动力
7.2.2目标设定
7.2.3方式方法
7.2.4结论
7.3机器人测量系统的自校准
7.3.1初始状态
7.3.2目标设定
7.3.3方式方法
7.3.4结论
7.4电动汽车电池生产中的数据挖掘
7.5使用增材制造工艺的数字化生产
7.5.1增材制造和工业4.0
7.5.2现有增材制造工艺类别的简要
概述
7.5.3案例分析：齿轮的增材制造
7.6构建和实施工业4.0环境中维护人员
技能的培训环境
参考文献???
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