数字化工厂实践指南(Plant Simulation系统与建模手册分析与优化卷)/智能制造系列丛书李世荣机械工业出版社9787111694380 工厂自动化指南综合生产系统系统本科及以上

前言

系统仿真技术发端的时间不算晚，如果要追溯历史的话，甚至可以溯及古代战争时期的沙盘模拟。事实上，系统仿真是一种全息的计算技术，它可以根据所研究的问题，通过不同的建模方式，对一个复杂而庞大的系统进行推演计算，以便进行科学的预测分析。过去，由于技术及建模方法的局限性，系统仿真的成本非常高昂，仅限于应用在军事战争与国家战略的预测、现代武器测试等领域，近年来随着计算机技术的不断发展，依托于计算机计算能力的系统仿真技术越来越强大。经过多年的理论发展与实践应用，系统仿真技术已经日趋成熟，现已广泛应用于制造、交通、通信、金融、医疗等领域。很多大的工业软件厂商，如西门子工业软件、达索系统等公司，已经开发出专业的软件包用于系统仿真分析，典型的有本书所述的Plant Simulation，还有Simul8、Anylogic、Arena等软件包。这些软件包各具特色，但都具备系统仿真的能力。
国内目前尚鲜有系统化的专业书籍根据某款软件的特征来讲述系统仿真技术。虽然市面上也有一些引进自国外的讲述系统仿真的书籍，但一般侧重于理论讲解，不适合应用类读者阅读。
目前市面上有两本较早之前出版的论述Plant Simulation的图书，相关内容很好，但是所用软件版本已经陈旧，其中很多内容已有些过时，深度也有限。在笔者编著本书时,Plant Simulation软件已迭代到V15版本，其功能、编程能力、仿真可视化效果等均已有了巨大的变化，各种元素对象的功能也发生了明显的变化与改进。
《数字化工厂实践指南——Plant Simulation系统仿真与建模手册》(以下简称手册)是基于英文版Plant Simulation仿真软件的版本(V15版本）和Simtalk20的编程范式，按照由浅入深、对问题加以分类的原则进行编写，包括基础卷、仿真分析与优化卷两册，共17章。手册内容力求使问题简单化，不涉及过于复杂的工程项目问题，既保证了各知识体系的有机结合，又有各章相对独立的特点，读者使用本手册时，可以根据需要独立阅读相关章节。在学习过程中如果遇到问题，可以通过目录在对应章节中查找相关解决方案。手册旨在指导读者利用仿真系统中的各种元素来解决建模过程中的诸多问题，通过学习，初学者可以理解Plant Simulation的建模方法；而对于有经验的人员，特别是有一定编程经验的读者，可提高其建模与编程能力。
本书为手册的仿真分析与优化卷，以系统提供的功能为主线，结合实际案例，介绍相关功能在仿真项目中的应用，其中每个范例都从设计意图到仿真编程的目的与设计进行了详细的讲解，力争不但让读者知其然，更加知其所以然。
本书共9章。第1章仿真中的统计优化分析与随机数，内容包括分布表格与经验分布的应用原理、概率分布及其应用、仿真中的预热过程、其他专业统计优化工具、顺序抽样、变体生成器、仿真中的随机数。
第2章统计与仿真中的用户交互，介绍了利用统计函数采集和处理统计数据并进行基本的统计计算的方法，重点阐述了图表对象、桑克图对象以及一些显示工具、瓶颈分析器等的使用，并说明了报告对象的用法。
第3章仿真中的能源消耗与成本分析，内容包括能源消耗的基本行为、能源消耗过程建模、周边能源消耗过程，并介绍了解决相关成本分析问题所用到的建模分析工具等内容。
第4章仿真优化与试验设计，介绍了仿真试验的基本流程，简单、复杂以及随机的仿真试验方法，基于规则的仿真试验设计方法，以及仿真试验中的析因分析。
第5章仿真中的工程算法——遗传算法，该算法是解决顺序确定、任务分配、任务选择优化类问题的重要工具，介绍了遗传算法的基本知识、Plant Simulation遗传算法的应用与GA工具的高级应用。
数字化工厂实践指南——Plant Simulation系统仿真与建模手册前言第6章仿真中的数据交换与数据接口,内容包括动态数据交换、ActiveX接口对象、文件接口对象、COM接口、ODBC数据库接口、SQLite接口对象、XML接口对象的应用、仿真中的Socket网络通信。
第7章仿真中的二维与三维可视化,内容包括二维动画的可视化、三维动画功能、物流对象的三维动画。
第８章流体系统与连续事件仿真,对流程行业的建模以及流体库的应用进行了详细讲解。这部分与前面的章节不同，虽然内容不多，但很多应用建模与前面的一般离散系统仿真对象是可以共享的。Plant Simulation从V10版本开始提供流体库，V10之前的版本并不支持流体建模。
第9章制造生产模式建模与仿真，介绍了生产中常用的推动式生产方式与拉动式生产方式的建模仿真原理。阅读本章时，可以参考手册基础卷中第3章与第7章的内容。
在附录部分，笔者还整理了各种用于仿真输入的概率分布函数，供读者用户查阅参考。
手册的成书过程是一个漫长的积累过程。笔者一方面从应用中不断求索，请教行业专家，另一方面参考软件提供的系统帮助文件，以及国内外出版和发表的书籍、文献以求追根溯源，在此向相关作者一并表示感谢。书籍的编写也是站在巨人的肩膀之上，如此才能更好地进行知识的传递与创新，大家才能看得更清楚，看得更远。这是一个向上伸展的阶梯，期望大家都能参与到这个阶梯的建设中来。
手册的编写离不开笔者的家人、

《数字化工厂实践指南——Plant Simulation系统仿真与建模手册》包含基础卷、仿真分析与优化卷两册。本册为仿真分析与优化卷，全书以Plant Simulation系统提供的功能为主线，结合实际案例，讲述相应功能在仿真项目中的应用，其中每个范例都从业务目标到仿真建模的方法与设计过程进行了详细的讲解，包括仿真中的统计优化分析与随机数、统计与仿真中的用户交互、仿真中的能源消耗与成本分析、仿真优化与试验设计、仿真中的工程算法——遗传算法、仿真中的数据交换与数据接口、仿真中的二维与三维可视化、流体系统与连续事件仿真、制造生产模式建模与仿真等内容。
本书适合制造企业从事生产系统仿真的人员使用，也可作为高等院校智能制造、工业工程、物流工程等专业的高年级本科生与研究生进行系统仿真的参考用书。

目录

序
前言
第1章仿真中的统计优化分析与随机数1
11分布表格与经验分布的应用原理1
12概率分布及其应用6
13仿真中的预热过程11
14其他专业统计优化工具12
15顺序抽样19
16变体生成器20
17仿真中的随机数26
第2章统计与仿真中的用户交互29
21统计数据的采集周期29
22统计数据采集的函数方法与属性30
23用户交互应用45
24报告60
25甘特图63
26网页接口67
第3章仿真中的能源消耗与成本分析74
31能源消耗仿真74
32生产成本仿真分析79
33成本分析工具85
第4章仿真优化与试验设计88
41仿真试验的基本流程88
42基本仿真试验89
43多级试验设计92
44随机试验设计93
45使用规则法设计仿真试验95
46二级试验设计中的因子分析与因子回归104
第5章仿真中的工程算法——遗传算法108
51遗传算法的基本知识108
52Plant Simulation遗传算法的应用111
53GA工具的高级应用117
第6章仿真中的数据交换与数据接口123
61动态数据交换123
62ActiveX接口对象128
63文件接口对象137
64COM 接口139
65ODBC数据库接口143
66SQLite接口对象149
67XML接口对象155
68仿真中的Socket网络通信161
69虚拟调试与OPC171
第7章仿真中的二维与三维可视化173
71二维动画的可视化174
72Plant Simulation的三维动画功能185
73物流对象的三维动画194
第8章流体系统与连续事件仿真204
81连续事件仿真与流体库元素对象204
82罐体对象207
83流程行业的建模与仿真209
第9章制造生产模式建模与仿真221
91生产控制中的推动式控制：MTS生产模式221
92生产控制中的拉动式控制：MTO生产模式230
93生产线建模246
附录258
附录A专业术语中英文对照258
附录B概率分布函数259
参考文献262

《数字化工厂实践指南——Plant Simulation系统仿真与建模手册》包含基础卷、仿真分析与优化卷两册。本册为仿真分析与优化卷，全书以Plant Simulation系统提供的功能为主线，结合实际案例，讲述相应功能在仿真项目中的应用，其中每个范例都从业务目标到仿真建模的方法与设计过程进行了详细的讲解，包括仿真中的统计优化分析与随机数、统计与仿真中的用户交互、仿真中的能源消耗与成本分析、仿真优化与试验设计、仿真中的工程算法——遗传算法、仿真中的数据交换与数据接口、仿真中的二维与三维可视化、流体系统与连续事件仿真、制造生产模式建模与仿真等内容。
本书适合制造企业从事生产系统仿真的人员使用，也可作为高等院校智能制造、工业工程、物流工程等专业的高年级本科生与研究生进行系统仿真的参考用书。