本书是“十三五”江苏省高等学校重点教材(编号：2019-1-063)。
　　物联网在制造领域的深度渗透和落地应用催生了一种以“物物互联、泛在感知”为特征的新型信息化、数字化制造技术——制造物联。制造物联技术为制造业生产要素的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理提供了很好的解决方案。本书共由三篇构成：第一篇介绍制造物联技术的理论基础、内涵和发展现状，围绕离散制造业的特点和生产模式，系统介绍制造物联技术的系统架构；第二篇阐述制造物联的关键技术，包括自动识别技术、中间件技术、无线传感网技术、实时定位技术、多源制造数据实时采集与传输技术、制造大数据建模与存储技术、制造大数据分析技术以及制造物联安全技术等；第三篇介绍制造物联技术的应用实例，涉及生产异常监测系统、实时定位系统、订单剩余完工时间预测系统、车间物流动态优化系统和生产过程优化系统等。


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(1) 1989-09 至 1993-07, 长安大学, 电气自动化, 学士 (2) 1993-07 至 1996-07, 新疆工业设备安装公司, 机电设备部, 助理工程师 (3) 1996-09 至 1999-06, 新疆大学, 机械电子工程, 硕士 (4) 1999-09 至 2003-04, 华中科技大学, 机械设计及理论, 博士(5) 2003-05 至 2006-05, 南京航空航天大学, 机电学院, 讲师 (6) 2006-05 至 2012-05, 南京航空航天大学, 机电学院, 副教授 (7) 2012-05 至 今, 南京航空航天大学, 机电学院, 教授1. Qian Weiwei, Guo Yu, Zhang Hao, et al. Digital twin driven production progress prediction for discrete manufacturing workshop[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2023, 影响因子：10.4，Q1 2. Qian Weiwei, Guo Yu, Zhang Litong, et al. Towards discrete manufacturing workshop-oriented digital twin model: Modeling, verification and evolution[J]. Journal of Manufacturing Systems, 2023, 影响因子：12.1，Q1

目录
第一篇 制造物联技术概论
第1章 制造物联概述 1
1.1 制造物联技术的理论基础：物联网 1
1.1.1 物联网的概念 1
1.1.2 物联网的特点 2
1.1.3 物联网的体系结构 3
1.1.4 物联网的关键技术 4
1.2 制造物联技术的内涵 6
1.2.1 制造物联的概念 6
1.2.2 制造物联的特点 7
1.3 制造物联的国内外发展现状 8
1.3.1 应用研究发展现状 8
1.3.2 理论研究发展现状 10
思考题 11
第2章 离散制造业与制造物联技术 12
2.1 离散制造业的特点 12
2.2 离散制造业的生产模式 13
2.3 制造业与物联网技术融合的必要性 16
2.4 制造物联技术的需求分析 18
思考题 19
第3章 制造物联技术的系统架构 20
3.1 制造物联的体系结构 20
3.2 制造物联系统的网络拓扑 22
3.3 基于制造物联的智能感知车间 22
3.3.1 车间智能感知环境构建 22
3.3.2 车间全息地图 25
3.3.3 制造物联环境下的智能感知逻辑 27
3.4 制造物联数据管理 29
3.4.1 制造物联的数据运行模式 29
3.4.2 制造物联生产网络技术状态数据建模 30
3.5 基于制造物联的生产管控模式 32
思考题 33
第二篇 制造物联关键技术
第4章 自动识别技术 34
4.1 制造业常用的自动识别技术 34
4.2 制造物联数据编码技术 35
4.2.1 制造物联网编码概述 36
4.2.2 制造物联网编码规则 37
4.3 基于RFID的自动识别技术 38
4.3.1 RFID的基本原理及数据结构 38
4.3.2 RFID应用过程中的常见问题 39
4.3.3 RFID在制造业中的应用实施 42
思考题 43
第5章 面向离散制造业的RFID中间件技术 44
5.1 RFID中间件概述 44
5.1.1 中间件的概念与特点 44
5.1.2 RFID中间件的定义与目标 45
5.1.3 RFID中间件的发展现状 46
5.2 面向离散制造业的RFID中间件的结构 49
5.2.1 面向离散制造业的RFID中间件的系统框架 49
5.2.2 面向离散制造业的RFID中间件的功能模块 51
5.3 RFID中间件-硬件集成技术 54
5.3.1 RFID硬件设备集成体系 54
5.3.2 RFID设备接入与监控技术 56
5.4 RFID中间件-信息系统集成技术 56
思考题 58
第6章 面向制造业的无线传感网技术 59
6.1 无线传感网技术概述 59
6.1.1 WSN的基本概念 60
6.1.2 WSN的研究现状 60
6.1.3 WSN的结构 61
6.1.4 WSN的关键技术 64
6.2 WSN在制造业中的应用分析 68
6.2.1 制造企业对WSN的需求分析 68
6.2.2 WSN应用于车间生产现场的优势 70
6.2.3 WSN在制造业中的应用框架 70
6.2.4 WSN应用技术载体的选择 73
思考题 75
第7章 实时定位技术 76
7.1 实时定位技术概述 76
7.1.1 实时定位系统的定义 76
7.1.2 实时定位系统的特点 77
7.1.3 实时定位技术的研究现状 78
7.1.4 实时定位技术的应用现状 82
7.2 实时定位技术常用的定位方法 83
7.2.1 参数化定位方法 83
7.2.2 非参数化定位方法 86
7.2.3 实时定位准确度评估标准 90
7.3 制造业与实时定位技术 90
7.3.1 离散制造车间实时定位系统需求分析 91
7.3.2 离散制造车间应用实时定位系统的意义 92
思考题 93
第8章 多源制造数据实时采集与传输技术 94
8.1 多源制造数据实时采集与传输技术概述 94
8.1.1 多源制造数据采集与传输需求分析 94
8.1.2 多源制造数据实时采集与传输架构 95
8.2 多源制造数据采集与实时融合方法 96
8.2.1 离散制造车间数据采集方法 96
8.2.2 普通传感器测量数据实时融合方法 98
8.2.3 RFID和UWB感知数据实时融合方法 101
8.3 OPC UA的多源制造车间数据实时传输 103
8.3.1 OPC UA数据传输技术 103
8.3.2 基于OPC UA的车间设备信息模型 104
8.3.3 基于OPC UA的协议转换方法 106
思考题 110
第9章 制造大数据建模与存储技术 111
9.1 制造大数据概述 111
9.2 基于本体的离散制造车间大数据统一描述 112
9.2.1 基于本体的制造大数据建模流程 112
9.2.2 制造大数据本体模型构建 113
9.3 基于混合策略的制造大数据分布式存储 119
9.3.1 制造大数据分布式存储框架 119
9.3.2 制造大数据分布式存储策略 120
9.3.3 数据迁移策略 123
9.4 基于元数据的制造大数据统一访问 124
9.4.1 多源数据统一访问 124
9.4.2 基于XML的元数据设计 125
思考题 127
第10章 制造大数据分析技术 128
10.1 制造大数据分析技术体系架构 128
10.2 基于有监督学习的制造大数据分析 129
10.2.1 有监督学习概述 129
10.2.2 基于有监督学习的制造大数据分析常用方法 130
10.3 基于无监督学习的制造大数据分析 137
10.3.1 无监督学习概述 137
10.3.2 基于无监督学习的制造大数据分析常用方法 138
思考题 143
第11章 制造物联安全技术 144
11.1 制造业的安全要求 144
11.2 物联网安全特征与面临的安全威胁 145
11.3 安全密钥管理机制 148
11.4 密码算法原理 149
11.4.1 DES算法原理 149
11.4.2 3DES算法原理 150
11.4.3 AES算法原理 151
11.4.4 IDEA算法原理 154
11.4.5 RC2算法原理 156
11.4.6 认证与访问控制 158
11.5 入侵检测与容侵容错技术 159
思考题 159
第三篇 制造物联技术应用实例
第12章 基于制造物联的离散车间生产异常监测 160
12.1 基于制造物联的离散车间生产异常监测系统架构 160
12.2 离散制造过程事件定义 162
12.3 基于复杂事件处理的生产异常检测方法 164
12.3.1 离散制造过程复杂事件处理 164
12.3.2 制造物联数据预处理方法 166
12.3.3 基于复杂事件处理的异常事件检测 169
12.4 基于制造物联的离散车间生产异常监测系统搭建 173
12.4.1 系统设计 174
12.4.2 系统功能实现 176
思考题 180
第13章 基于RFID的离散制造车间实时定位 181
13.1 离散制造车间RFID实时定位方法 181
13.1.1 定位对象分析 181
13.1.2 RFID设备部署与车间规划 182
13.1.3 初始定位原理 183
13.1.4 定位方法 184
13.2 基于实时定位的生产任务与信息推送 184
13.2.1 生产任务与信息推送需求分析 184
13.2.2 生产任务与信息推送模型 185
13.2.3 匹配过程的实现 186
13.3 离散制造车间实时定位系统 187
13.3.1 离散制造车间实时定位系统的开发环境 188
13.3.2 离散制造车间实时定位系统的实现 189
思考题 191
第14章 制造大数据驱动的订单剩余完工时间预测 192
14.1 基于DBN-DNN的订单剩余完工时间预测 192
14.1.1 订单剩余完工时间预测模型设计 192
14.1.2 基于DBN-DNN的订单剩余完工时间预测模型 193
14.2 大数据驱动的订单剩余完工时间预测系统搭建 196
14.2.1 系统设计 196
14.2.2 系统功能实现 199
14.2.3 应用验证分析 202
思考题 203
第15章 基于制造物联的车间物流动态优化 204
15.1 制造物联驱动的车间物流优化问题描述 204
15.2 车间物流动态优化数学模型 205
15.2.1 生产过程中的不确定性分析 205
15.2.2 车间物流动态优化数学模型的建立 206
15.3 制造物联驱动的车间物流动态优化求解 208
15.3.1 基于改进ACO的初始全局规划 209
15.3.2 基于制造物联的实时局部调整 211
15.4 基于制造物联的车间物流动态优化方法应用验证 211
15.4.1 初始数据与算法参数 211
15.4.2 应用验证结果 213
思考题 215
第16章 制造物联环境下考虑能耗的生产过程优化 216
16.1 考虑能耗的生产过程动态优化问题描述 216
16.2 基于深度强化学习的生产过程动态优化 217
16.2.1 基于SAC的生产过程动态优化方法架构 217
16.2.2 考虑节能的生产过程动态优化“三要素”定义 218
16.2.3 基于SAC的生产过程动态优化 221
16.3 基于深度强化学习的生产过程动态优化方法应用验证 224
思考题 227
参考文献 228