人—机交互仿真的生产单元换线决策专家系统设计与应用

　　作者几经思考和总结，撰写了《人—机交互仿真的生产单元换线决策专家系统设计与应用》一书。
　　《人—机交互仿真的生产单元换线决策专家系统设计与应用》不仅为生产单元智能换线决策提供了一种可行的方法，还为《中国制造2025》重点方向中智能制造核心信息设备的关键共性技术（人工智能技术、制造信息互联互通标准与接口技术、增强现实技术）的研究提供了思路和借鉴。
　　生产单元由于可将生产过程组织为协调高效的物流，因此可显著缩短制造周期，节约生产面积，避免库存积压，提高设备利用率，在离散制造业、冶金、造船等多个行业有着广泛应用。而在实际生产中，由于经常性的临时插单、零部件种类繁多、产品结构复杂、工艺路线和设备配置非常灵活，生产单元换线频繁。同时，由于换线决策具有复杂性、动态随机性和多目标性等特点，采用以经验丰富的工程师人工决策为主的传统换线决策方式已无法满足日渐复杂的生产环境的要求，而换线决策的优劣直接影响着产品质量、生产周期和生产单元柔性等。如何客观和准确地反映生产换线决策的上述特点，合理进行生产单元换线决策，成为学术界和企业面临的重大课题。

　　陈进，博士，副教授，重庆电子工程职业学院智能制造系主任，研究方向为复杂牛产系统仿真，人因与认知工程，全国机械行指委工业工程与管理类专业教学指导委员会委员，全国机械行业智能制造职业教育集团理事：全国高职高专工业工程技术专业教学标准制定组组长；2017全国智能制造应用技术技能大赛专家组成员等社会兼职，主持和主研国家自然科学基令项目、教育部新廿纪优秀人才支持计划项目、重庆市教委科技项目、重庆市高等教育教学改革研究项目和横向课题多项，曾在《管理管理工程学报》等国家A类期刊上发表学术论文多篇。

1 绪论
1．1 研究背景及意义
1．2 国内外研究现状
1．2．1 生产换线相关研究
1．2．2 基于神经网络的专家系统的相关研究
1．2．3 交互仿真的相关研究
1．2．4 国内外相关研究总结
1．3 本书的研究目的、研究内容和技术路线
1．3．1 本书研究目的
1．3．2 本书研究内容
1．3．3 本书研究技术路线
1．4 本书的创新点
1．5 本章小结

2 生产单元换线决策专家系统的总体技术方案
2．1 生产单元换线决策专家系统的实现原理
2．1．1 专家系统结构
2．1．2 神经网络专家系统结构
2．1．3 生产单元换线决策专家系统的实现原理
2．2 生产单元换线决策专家系统实现的技术路线
2．3 生产单元换线决策专家系统的应用形式
2．3．1 生产单元换线专家系统的工作过程
2．3．2 生产单元换线决策专家系统的封装形式
2．3．3 生产单元换线决策专家系统的应用模式
2．4 本章小结

3 基于交互仿真的生产单元专家知识获取
3．1 生产单元的定义和特点
3．2 专家系统知识获取概述
3．3 制造过程仿真软件简介
3．4 构建制造系统仿真模型
3．5 交互仿真模型的构建
3．6 交互仿真的实现
3．6．1 交互仿真实现技术内容
3．6．2 交互仿真实现算法
3．7 本章小结

4 生产单元换线决策专家系统推理机设计
4．1 混合神经网络
4．1．1 小波神经网络
4．1．2 模糊神经网络
4．1．3 遗传神经网络
4．2 推理机的构建
4．2．1 推理控制策略
4．2．2 推理策略选择方法
4．2．3 神经网络权值学习的遗传算法
4．2．4 主成分分析
4．2．5 基于主成分分析和遗传神经网络的推理机构建
4．3 本章小结

5 解释机制的实现
5．1 解释机制设计原理和规则抽取的评价标准
5．2 ROC曲线技术
5．3 Trepan算法
5．4 随机森林
5．5 CART算法
5．6 生产换线决策专家系统解释机制算法
5．7 预置文本技术
5．8 生产换线决策专家系统的程序实现
5．8．1 ADO技术
5．8．2 生产换线决策专家系统的程序
5．9 本章小结

6 应用研究：某摩托车企业生产单元换线决策专家系统
6．1 基于Web服务的网络化应用模式
6．2 某摩托车企业发动机生产单元换线决策专家系统构建
6．2．1 数据处理方法
6．2．2 基于RFID技术的发动机生产现场
数据采集和处理
6．2．3 某摩托车发动机生产单元换线决策专家系统
交互仿真知识获取
6．2．4 某摩托车发动机生产单元换线决策专家系统
推理机的构建
6．2．5 某摩托车发动机生产单元换线决策专家系统
解释机制的构建
6．2．6 生产换线决策专家系统程序的实现
6．3 本章小结

7 结论与展望
参考文献

　　随着经济全球化趋势的不断加强，产业结构调整步伐不断加快，制造企业面临的市场环境发生了巨大变化，客户对产品的个性化、对产品交货期的时效性、对产品生命周期的短暂性等要求越来越苛刻。有鉴于此，众多发达国家积极抢占技术发展的制高点，制造业成为各国自主创新的主战场：美国提出“制造业复兴计划”，调整传统制造业结构，提升制造业竞争力，发展高新技术产业；欧盟提出了“增强型工业革命”；日本提出了“制造业再兴计划”。2012年10月，德国产业经济研究联盟及其“工业4.0”工作小组提交了他们的最终报告草案《确保德国未来的工业基地地位——未来计划“工业4.0”实施建议》。2014年11月李克强总理访问德国期间，中德双方发表了《中德合作行动纲要：共塑创新》，宣布两国将开展“工业4.0”合作。面对欧美等制造业强国“再工业化”加速发展与低端制造向东南亚等国家转移的双重压力，从制造大国向制造强国的转变成为当前我国经济发展的紧迫任务。同时，经济发展也需要培育新的增长点，注入新的发展动力，在富国强民“中国梦”的指引下，我国也适时提出了《中国制造2025》战略规划。
　　2015年10月30日，中华人民共和国工业和信息化部正式发布《（中国制造2025）重点领域技术路线图（2015年版）》，明确了新材料产业等10大领域以及23个重点发展方向。《中国制造2025》围绕经济社会发展和国家安全重大需求，选择10大优势和战略产业作为突破点，力争到2025年达到国际领先地位或国际先进水平。为贯彻落实全国机械职业教育教学指导委员会（简称机械行指委）2016年主任委员扩大会议精神，切实发挥行业的整体优势和职能作用，主动适应《中国制造2025》战略和产业智能升级需求，深化产教融合与校企合作，提高智能制造技术领域专业人才培养质量，提升机械行业职业教育服务和支撑制造强国战略的能力，本书作者几经思考和总结，撰写了《人-机交互仿真的生产单元换线决策专家系统设计与应用》一书。本书不仅为生产单元智能换线决策提供了一种可行的方法，还为《中国制造2025》重点方向中智能制造核心信息设备的关键共性技术（人工智能技术、制造信息互联互通标准与接口技术、增强现实技术）的研究提供了思路和借鉴。
　　生产单元由于可将生产过程组织为协调高效的物流，因此可显著缩短制造周期，节约生产面积，避免库存积压，提高设备利用率，在离散制造业、冶金、造船等多个行业有着广泛应用。而在实际生产中，由于经常性的临时插单、零部件种类繁多、产品结构复杂、工艺路线和设备配置非常灵活，生产单元换线频繁。同时，由于换线决策具有复杂性、动态随机性和多目标性等特点，采用以经验丰富的工程师人工决策为主的传统换线决策方式已无法满足日渐复杂的生产环境的要求，而换线决策的优劣直接影响着产品质量、生产周期和生产单元柔性等。如何客观和准确地反映生产换线决策的上述特点，合理进行生产单元换线决策，成为学术界和企业面临的重大课题。