先进制造中多色集合理论的研究及应用
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- 作者： 李怀祖 韩新民 李宗斌
- 丛书名： 先进制造管理丛书
- 出版社：中国水利水电出版社
- ISBN：7508432967
- 上架时间：2005-11-23
- 出版日期：2005 年11月
- 开本：16开
- 页码：341
- 版次：1-1
- 所属分类：
工业技术 > 机械/仪表 > 机械制造技术
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多色集合理论是近年来国际上提出的新的系统理论工具。本书系统地阐述了多色集合的基本理论、基本方法及其在先进制造领域的应用。.
本书的读者为从事制造系统规划设计、产品设计、企业管理、企业信息化工程等工作的管理人员和工程技术人员，高等院校机械工程、工业工程、管理工程等专业的教师、研究生。本书适合作为博士生和硕士生的教学参考书。...
本书的读者为从事制造系统规划设计、产品设计、企业管理、企业信息化工程等工作的管理人员和工程技术人员，高等院校机械工程、工业工程、管理工程等专业的教师、研究生。本书适合作为博士生和硕士生的教学参考书。...
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总序
前言
第1章 绪 论.
第2章 先进制造系统的建模技术
2．1 建模技术研究的背景
2．2 建模技术研究的应用
2．3 建模技术研究的现状
2．4 建模的目的和方法
2．4．1 建立系统模型的目的
2．4．2 数学模型的优点
2．4．3 制造系统建模
2．5 多色集合理论研究简介
2．6 本章小结
第3章 多色集合理论
3．1 多色集合的概念
3．2 个人着色和统一着色
3．3 个人颜色和统一颜色的关系
3．4 多色集合的数学表达式
3．5 在多色集合中着色的逻辑运算
3．6 统一颜色的存在和个人颜色之间的关系
前言
第1章 绪 论.
第2章 先进制造系统的建模技术
2．1 建模技术研究的背景
2．2 建模技术研究的应用
2．3 建模技术研究的现状
2．4 建模的目的和方法
2．4．1 建立系统模型的目的
2．4．2 数学模型的优点
2．4．3 制造系统建模
2．5 多色集合理论研究简介
2．6 本章小结
第3章 多色集合理论
3．1 多色集合的概念
3．2 个人着色和统一着色
3．3 个人颜色和统一颜色的关系
3．4 多色集合的数学表达式
3．5 在多色集合中着色的逻辑运算
3．6 统一颜色的存在和个人颜色之间的关系
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前苏联从20世纪60年代开始，在工艺设计自动化领域，在研究描绘对象的递阶系统的过程中，取得了重要的理论及实践成果。在20多年工作的基础上，1988年，俄罗斯著名的飞行器设计与制造专家巴甫洛夫教授(V．V．Pavlov)提出了多色图的概念，1995年提出了多色集合的概念，2002年提出了多色集合理论(Theory of Polychromatic Sets，简称TPS)的体系结构。.
多色集合理论和方法在前苏联和俄罗斯企业界，特别在航空、航天企业中获得了广泛应用。俄罗斯的最新实践和研究表明，基于多色集合理论建立的产品全寿命周期工程系统的数学模拟方法可以显著提高装备制造业的生产效率和质量。
目前，俄罗斯专家正在努力将多色集合理论应用于CALS(Continuous Acquisition and Life-cycle Support)系统之中，使之成为俄罗斯CALS技术的重要基础理论之一。
多色集合理论是一种新的信息处理数学工具。目前欧美国家的学者对这一理论了解较少。
对我国来说，多色集合理论既是新的，又是非常有发展前途的信息处理数学工具。由于诞生时间不长，进一步研究和应用的空间很大。
多色集合理论具有很多独有的特点。可以预计的是，多色集合的理论、方法、思想将会在复杂系统的建模和分析研究中提供新的思路，会在并行工程和虚拟制造的产品建模、过程建模、性能分析、过程优化等关键技术中发挥重要作用，也会在计算机科学、人工智
能、经济学、管理科学等学科得到重要的应用。
巴甫洛夫教授曾多次应邀来华讲学，作者与巴甫洛夫教授建立了良好的合作关系。
从1999年开始至今，在国家自然科学基金资助下，我们已对多色集合的理论和方法，对多色集合理论在制造系统建模、机械加工工艺规划系统建模和算法、机械装配工艺规划建模和算法、板材冲压工艺建模和算法、机械产品概念设计信息建模和推理算法、公差信息建模和算法、工作流建模和算法、UML+TPS等方面的应用进行了研究，取得了理论和应用上的一批创新成果，有了较好的工作积累。
为了让更多的人了解和研究多色集合理论，作者写了这本书，希望能引起大家对多色集合理论研究和应用的兴趣。
本书涉及的有关研究工作，得到国家自然科学基金资助，在此表示衷心感谢。..
作者十分感谢李怀祖教授。没有李教授的指导、帮助和鼓励，本书是难以顺利完成的。
研究生宋宸、唐凤鸣、戴文娣、高峰、李重年、刘伟、唐永刚、刘君、李善仓、张洪涛和本科生冯辉、李敏、赵苏晋、张宁超对多色集合理论的研究及其应用做了大量的工作。他们的研究工作成果在本书中得到了体现。
全书共分17章。
第1章介绍多色集合的研究概况，以及本书章节安排。
第2章介绍了先进制造技术的发展趋势和建模技术的概况。
第3～6章对本书的基本理论进行了系统地阐述。第7～13章介绍了多色集合理论在先进制造领域中的应用成果。
第丑4章阐述了几种设计方案评估的方法。
第15章和第16章介绍了虚拟现实技术在加工中心概念设计和工业机械手概念设计中的应用。
第17章介绍了UML和统一建模方法，指出UML和多色集合理论相结合会使二者都获得发展。这是一个很有前景的研究方向。
多色集合理论和方法在前苏联和俄罗斯企业界，特别在航空、航天企业中获得了广泛应用。俄罗斯的最新实践和研究表明，基于多色集合理论建立的产品全寿命周期工程系统的数学模拟方法可以显著提高装备制造业的生产效率和质量。
目前，俄罗斯专家正在努力将多色集合理论应用于CALS(Continuous Acquisition and Life-cycle Support)系统之中，使之成为俄罗斯CALS技术的重要基础理论之一。
多色集合理论是一种新的信息处理数学工具。目前欧美国家的学者对这一理论了解较少。
对我国来说，多色集合理论既是新的，又是非常有发展前途的信息处理数学工具。由于诞生时间不长，进一步研究和应用的空间很大。
多色集合理论具有很多独有的特点。可以预计的是，多色集合的理论、方法、思想将会在复杂系统的建模和分析研究中提供新的思路，会在并行工程和虚拟制造的产品建模、过程建模、性能分析、过程优化等关键技术中发挥重要作用，也会在计算机科学、人工智
能、经济学、管理科学等学科得到重要的应用。
巴甫洛夫教授曾多次应邀来华讲学，作者与巴甫洛夫教授建立了良好的合作关系。
从1999年开始至今，在国家自然科学基金资助下，我们已对多色集合的理论和方法，对多色集合理论在制造系统建模、机械加工工艺规划系统建模和算法、机械装配工艺规划建模和算法、板材冲压工艺建模和算法、机械产品概念设计信息建模和推理算法、公差信息建模和算法、工作流建模和算法、UML+TPS等方面的应用进行了研究，取得了理论和应用上的一批创新成果，有了较好的工作积累。
为了让更多的人了解和研究多色集合理论，作者写了这本书，希望能引起大家对多色集合理论研究和应用的兴趣。
本书涉及的有关研究工作，得到国家自然科学基金资助，在此表示衷心感谢。..
作者十分感谢李怀祖教授。没有李教授的指导、帮助和鼓励，本书是难以顺利完成的。
研究生宋宸、唐凤鸣、戴文娣、高峰、李重年、刘伟、唐永刚、刘君、李善仓、张洪涛和本科生冯辉、李敏、赵苏晋、张宁超对多色集合理论的研究及其应用做了大量的工作。他们的研究工作成果在本书中得到了体现。
全书共分17章。
第1章介绍多色集合的研究概况，以及本书章节安排。
第2章介绍了先进制造技术的发展趋势和建模技术的概况。
第3～6章对本书的基本理论进行了系统地阐述。第7～13章介绍了多色集合理论在先进制造领域中的应用成果。
第丑4章阐述了几种设计方案评估的方法。
第15章和第16章介绍了虚拟现实技术在加工中心概念设计和工业机械手概念设计中的应用。
第17章介绍了UML和统一建模方法，指出UML和多色集合理论相结合会使二者都获得发展。这是一个很有前景的研究方向。
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20世纪后20年，消费者的价值观发生了结构性变化，呈现出日趋主体化、个性化和多样化的特点，不仅要求购置高质量、低成本和高性能的产品，而且希望产品(包括服务)具有满足其个人感受的性能。这使以产品为中心、以规模经济为竞争优势的大量生产方式遇到了新的挑战。而且，伴随着计算机技术，特别是网络化数字技术的发展，为制造系统的硬件、软件和脑件(人)的系统集成提供了生长环境，一种集基础制造、电子信息、新材料、新能源、环境与系统工程为一体的集成制造技术应运而生，通称为当代的先进制造技术。.
先进制造技术，作为一项支持企业创新和时间竞争战略的关键技术，不断冲破旧系统的羁绊，正以一种崇尚技术创新和系统集成的价值理念，孕育着新的生产模式、生产系统和新技术体系。
溯源先进制造模式和系统的发展过程，20世纪70年代的柔性制造，表现的重点是设备和技术的柔性；80年代提出的计算机集成制造系统(CIMS)和后来发展的智能制造系统(IMS)，以集成化和智能化为主要特征，体现自动化技术应用的广度和深度。目前该技术的集成化达及企业各个环节的综合自动化，包括生产管理、财务管理和人事管理等，柔性范畴则既涉及技术，又有管理。J．P．活麦克在《改变世界的机器》一书中总结的精益生产模式，突出了“准时化”管理和人因的发挥，旨在努力消除一切浪费以获得最好的效益，增强员工的自主精神和责任感，使柔性范畴扩大到人员。被称为美国21世纪制造业竞争战略的”灵捷制造”，创造性地构建了企业动态联盟——虚拟公司，灵活快速地对市场变化做出积极的响应，强调了组织的柔性，期望整个制造生产系统无论在技术、管理或是人员、组织上，都具备充分的柔性。至于全球网络化制造的新模式，则是通过网络的协调和动作，将遍布世界的制造厂和销售网点连成一体，合作竞争，建立起全球范围的生产和经营网络联盟，其柔性扩展到市场经营和供货环节，以此应对不确定的市场环境。..
先进制造技术是一项系统集成技术。它从概念上超越了传统制造技术所限定的工厂、车间和生产过程边界，包括了市场需求、创新设计、工艺和过程、生产计划管理和监控、市场供给和服务等全过程，如面向装配的设计技术、产品全寿命维护技术都呈现系统的特点。同时又突出了过程集成，用信息和数字技术将设计、制造和物流进行过程综合，表现为CAD／CAPP／CAM以及CRM、ERP、SCM等技术的无缝集成趋势。
先进制造技术将工程技术与管理集成，重组了学科的架构。例如并行制造技术突出产品全过程同步规划和实施，强调了组织的团队结构以及设计制造的交互。又如虚拟制造突出了三维虚拟现实和多媒体技术结合，崇尚虚实制造空间的集成，将建模、仿真及工艺过程整合为一体，以减少产品创新过程中原型机实现的周期并节约其研发成本。先进制造技术还是一项有利于环保的技术。例如绿色设计技术，突出了在产品设计过程考虑产品全生命周期无污染、资源低耗和可回收、重新利用等特点。我国尚处在一个工业化进程中,发展和应用先进制造技术是实现新型工业化道路的重要举措，已渐成共识。毫无疑问，我国发展和应用先进制造技术需要继承和创新，几年来，一批学者结合国情，努力探索，颇有成效。为此，欣喜地将他们的研究成果编撰并成册出版，愿能为我国制造业的可持续发展尽微薄之力。
李怀祖韩新民
2005年8月...
先进制造技术，作为一项支持企业创新和时间竞争战略的关键技术，不断冲破旧系统的羁绊，正以一种崇尚技术创新和系统集成的价值理念，孕育着新的生产模式、生产系统和新技术体系。
溯源先进制造模式和系统的发展过程，20世纪70年代的柔性制造，表现的重点是设备和技术的柔性；80年代提出的计算机集成制造系统(CIMS)和后来发展的智能制造系统(IMS)，以集成化和智能化为主要特征，体现自动化技术应用的广度和深度。目前该技术的集成化达及企业各个环节的综合自动化，包括生产管理、财务管理和人事管理等，柔性范畴则既涉及技术，又有管理。J．P．活麦克在《改变世界的机器》一书中总结的精益生产模式，突出了“准时化”管理和人因的发挥，旨在努力消除一切浪费以获得最好的效益，增强员工的自主精神和责任感，使柔性范畴扩大到人员。被称为美国21世纪制造业竞争战略的”灵捷制造”，创造性地构建了企业动态联盟——虚拟公司，灵活快速地对市场变化做出积极的响应，强调了组织的柔性，期望整个制造生产系统无论在技术、管理或是人员、组织上，都具备充分的柔性。至于全球网络化制造的新模式，则是通过网络的协调和动作，将遍布世界的制造厂和销售网点连成一体，合作竞争，建立起全球范围的生产和经营网络联盟，其柔性扩展到市场经营和供货环节，以此应对不确定的市场环境。..
先进制造技术是一项系统集成技术。它从概念上超越了传统制造技术所限定的工厂、车间和生产过程边界，包括了市场需求、创新设计、工艺和过程、生产计划管理和监控、市场供给和服务等全过程，如面向装配的设计技术、产品全寿命维护技术都呈现系统的特点。同时又突出了过程集成，用信息和数字技术将设计、制造和物流进行过程综合，表现为CAD／CAPP／CAM以及CRM、ERP、SCM等技术的无缝集成趋势。
先进制造技术将工程技术与管理集成，重组了学科的架构。例如并行制造技术突出产品全过程同步规划和实施，强调了组织的团队结构以及设计制造的交互。又如虚拟制造突出了三维虚拟现实和多媒体技术结合，崇尚虚实制造空间的集成，将建模、仿真及工艺过程整合为一体，以减少产品创新过程中原型机实现的周期并节约其研发成本。先进制造技术还是一项有利于环保的技术。例如绿色设计技术，突出了在产品设计过程考虑产品全生命周期无污染、资源低耗和可回收、重新利用等特点。我国尚处在一个工业化进程中,发展和应用先进制造技术是实现新型工业化道路的重要举措，已渐成共识。毫无疑问，我国发展和应用先进制造技术需要继承和创新，几年来，一批学者结合国情，努力探索，颇有成效。为此，欣喜地将他们的研究成果编撰并成册出版，愿能为我国制造业的可持续发展尽微薄之力。
李怀祖韩新民
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